NO339498B1 - Fremgangsmåte og anordning for generering av akustiske signaler for måling av hastigheten til skjærbølger ved logging under boring - Google Patents

Description

Kryssreferanser til relaterte søknader

Denne søknad er en Continuation-ln-Part av US patentsøknad serie nr. 10/045.263 innlevert 7. november 2001 og publisert som US 2002/0113717 A1 den 22. august 2002, som krever prioritet fra US "Provisional" patentsøknad serie nr. 60/248.097 innlevert den 13. november 2000, hvor alle er inkorporert her ved henvisning. Denne søknad er også relatert til US 6.614.360 som er overdratt til den samme som den foreliggende oppfinnelse som er inkorporert herved henvisning.

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse angår generelt akustisk logging under boring. Nærmere bestemt angår denne oppfinnelse en fremgangsmåte og anordning for generering av et akustisk signal for måling og behandling av en akustisk egenskap så som formasjonsskjærbølgehastighet til undergrunnslydbølger etter at disse bølger forplantes gjennom jordformasjoner som grenser til et borehull eller passerer gjennom et parti av undergrunnen.

Oppfinnelsens bakgrunn

For å utvinne hydrokarboner så som olje og gass blir brønnboringer (også betegnet som borehullene) boret ved å rotere en borkrone som er festet ved enden av en boresammenstilling som generelt betegnes som "bunnhullsstreng"

(BHS) eller "boresammenstilling". Borehullbanen i slike brønner blir nøye planlagt før boring av slike borehull, under anvendelse av seismiske kart av jordens under-grunn samt brønndata fra borehull som tidligere er boret i de tilknyttede oljefelt. På grunn av de meget høye kostnader ved boring av slike borehull og behovet for å minimere den tiden som faktisk medgår til å bore og kabellogge brønner, er det vesentlig å innhente så mye informasjon som mulig under boring av borehullene. Informasjon om nedihulls forhold og materialer kan innhentes med kabelverktøy eller bunnhullsstrenger (BHS). Kabelverktøy benyttes generelt etter at et borehull er boret, bunnhullsstrenger kan brukes mens brønnen bores, som del av borestrengen. Nedihulls borehullsinformasjon innhentet fra BHS-komponenter kan benyttes, blant andre ting, for å overvåke og justere retningen til borehullene eller til å detektere nærværet av geologiske formasjoner og hydrokarboner.

Ved logging under boring gjennom en jordformasjon, er det ønskelig å måle formasjonens skjærbølgehastighet. Skjærbølgehastigheten til jordformasjoner gir viktig informasjon for leting etter og produksjon av olje og gass fra formasjonen. Skjærbølgehastighetsprofilen gjør det mulig å omgjøre seismiske skjærbølgetids-seksjoner til dybdeseksjoner og benyttes ved tolkningen av seismisk bølge-amplitudevariasjon i forhold til detektoravstand. Forholdet mellom skjærbølge-hastigheten og trykkbølgehastigheten er nært knyttet til bergartlitologien og er relatert til hydrokarbonmetning. Skjærbølgehastighet brukes også til å evaluere de mekaniske egenskaper til formasjonen ved reservoarteknikkanvendelser.

På grunn av viktigheten av jordformasjonsskjærhastighet, er det blitt utviklet forskjellige metoder for å måle den. Ved konvensjonell kabellogging ved bruk av et akustisk monopolverktøy kan skjærhastigheten måles ut fra skjærbølgen som brytes langs borehullveggen hvis formasjonens skjærbølgehastighet er større enn borehullfluidets lydhastighet. En formasjon som har en skjærbølgehastighet hurtigere enn borehullfluidet kalles en "hurtig formasjon". I en formasjon der skjærhastigheten er saktere enn borehullets fluidhastighet, en "treg formasjon", kan skjærbølgen imidlertid ikke lenger brytes langs borehullveggen, og skjærhastigheten kan ikke måles direkte fra monopollogging. På grunn behovet for å måle skjærhastighet i trege formasjoner, særlig i de myke avsetninger i dyptvanns-reservoarer, ble akustiske dipolloggeverktøy utviklet. Dipolverktøyet induserer bøyningsbølgebevegelsen i formasjonen. I et tilstrekkelig lavt frekvensområde (1-3 kHz), forplantes bøyningsbølgen med formasjonens skjærhastighet, uavhengig av hvorvidt formasjonen er hurtig eller treg. Dette muliggjør direkte måling av formasjonens skjærhastighet ved bruk av det akustiske dipolverktøy. Akustisk dipollogging er nå en fullt utviklet teknologi med globale, kommersielle anvendelser.

En mulig teknikk for måling av skjærbølgehastighet er å bruke kvadropol-skjærbølgene. Et akustisk kvadropolverktøy induserer og måler kvadropolskjær-bølgen i formasjonen. Bølgens lavfrekvensparti forplantes med formasjonens skjærbølgehastighet, hvilket muliggjør direkte skjærhastighetsmåling fra kvadro-polbølgen. Selv om kvadropolskjærbølgen er blitt grundig studert teoretisk og et kabelført kvadropolloggeverktøy også ble foreslått (Winbow et al., 1991 i US-patent nr. 5.027.331), er denne teknologien ennå ikke blitt kommersielt anvendt ved olje- og gassindustrien. Dette skyldes i hovedsak dipolskjærbølgeteknologi-ens anerkjennelse og suksess har tilfredsstilt behovene for måling av skjærhastighet i trege formasjoner.

Den akustiske Logging-Under-Boring (LUB)-teknologien er blitt utviklet i de senere år som følge av behovet for innsparing av riggtid og for sanntidanvendelser så som blant annet geostyring og poretrykkbestemmeise. Akustisk LUB-teknologi tar sikte på å måle kompresjons- og skjærbølgehastighetene til en jordformasjon under boring. Denne teknologien har vært vellykket til måling av jordformasjoners kompresjonsbølgehastighet. Behovet for å bestemme skjærbølgehastigheten i trege formasjon krever ytterligere utvikling av teknologien for skjærbølgemåleevne. På grunn av populariteten og vellykketheten til dipolskjærbølgeteknologien ved kabellogging, er denne teknologien naturlig forlenget til LUB-situasjonen og et LUB-akustisk dipolverktøy er blitt bygget og tilbudt for kommersielle anvendelser.

Anvendelsen av akustisk dipolteknologi ved LUB har en alvorlig ulempe som skyldes nærværet av vektrøret ved BHS som opptar en stor del av borehullet. Ulempen er at formasjonens dipolskjærbølge som forplantes langs borehullet blir sterkt forurenset av dipolbølgen som forplantes i vektrøret. Det er behov for en fremgangsmåte for bestemmelse av skjærbølgehastigheter i jordformasjoner, som er forholdsvis robust i nærvær av verktøymodusbølger som forplantes langs vekt-røret. Behovet er særlig akutt i situasjoner der formasjonens skjærhastighet er mindre enn forplantningshastigheten til kompresjonsbølger i borehullfluider. Stam-søknaden omhandler et system og fremgangsmåter for bruk av høyere akustiske modi, som for eksempel kvadropolmodusen for bestemmelse av formasjonens skjærhastighet. Som omtalt i stamsøknaden og senere, her, oppviser kvadropolmodusen, samt høyere modi, en grensefrekvens i vektøret under hvilken disse høyere modi ikke forplantes i vektrøret. Det er derfor ønskelig å sende signaler inn i formasjonen ved frekvenser under vektrørets grensefrekvens. Et område av ønskelige frekvenser er for eksempel 1-3 kHz.

Vanlig akustiske nedihulls kilder anvender piezoelektriske transdusere for generering av akustiske signaler. Selv om slike transdusere kan oppvise akseptabel signalstyrke ved høyere frekvenser, for eksempel >10 kHz, er de typisk mindre effektive ved lave frekvenser av interesse for de her ønskede under-søkelser. Den lave signalstyrke kan maskeres av borestøyen som oppstår under boring. Lav signalstyrke begrenser også undersøkelsesdybden for et slikt system.

Det er behov for en akustisk signalgenerator som gir en forholdsvis høy signalstyrke over hele det aktuelle frekvensområdet for akustisk logging-under-boring undersøkelser.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en akustisk loggeanordning, omfattende: et vektrør som føres på et borerør i et borehull i en formasjon; og

minst ett senderelement anordnet på vektrøret;

den akustiske loggeanordning er kjennetegnet ved at

minst én elektromagnetisk aktivisert aktuator anbragt på vektrøret; og

en bøyningsring som er koplet til den minst ene elektromagnetiske aktiviserte aktuator og til det minst ene senderelement, hvori bøyningsringen omformer en forskyvning generert av den elektromagnetisk aktiviserte aktuator til en relatert forskyvning av senderelementet.

Foretrukne utførelsesformer av den akustiske loggeanordningen er videre utdypet i kravene 2 til og med 19.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for generering av et akustisk loggesignal omfattende: føring av et vektrør på et borerør inn i et borehull i en formasjon;

anordning av minst ett senderelement på vektrøret; fremgangsmåten er kjennetegnet ved

anordning av minst én elektromagnetisk aktivisert aktuator på vekt-røret;

kopling av det minst ene senderelement til den minst ene, elektromagnetisk aktiviserte aktuator ved hjelp av en bøyningsring som omformer en forskyvning av en elektromagnetisk aktivisert aktuator til en relatert senderelementforskyvning, og

aktivisering av den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator for derved å bevirke en relatert senderelementforskyvning for over-føring av et akustisk signal inn i formasjonen.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 21 til og med 36.

Det er omtalt en akustisk loggeanordning som omfatter et vektrør som føres på et borerør i et borehull i en formasjon. Minst én elektromagnetisk drevet aktuator er anordnet på vektrøret. Minst ett senderelement er anordnet på vektrøret. En bøyningsring er koplet til den minst ene elektromagnetisk drevne aktuator og det minst ene senderelement for omforming av en forskyvning av en elektromagnetisk aktivisert aktuator til en relatert senderelementforskyvning.

Det er omtalt en fremgangsmåte for generering av et akustisk loggesignal

hvor et vektrør føres på et borerør inne i et borehull i en formasjon. Minst én elektromagnetisk drevet aktuator er anordnet på vektøret. Minst ett senderelement er anordnet på vektrøret. Minst ett senderelement er koplet til den minst ene elektromagnetisk drevne aktuator ved hjelp av en bøyningsring for omforming av en elektromagnetisk drevet aktuatorforskyvning til en relatert senderelementforskyvning. Den minst ene elektromagnetisk drevne aktuator drives for derved å bevirke en relatert senderelementforskyvning for sending av et akustisk signal i formasjonen.

Det er også omtalt en sender for bruk i et akustisk loggeverktøy som omfatter minst én magnetostriktiv aktuator som gir en magnetostriktiv aktuatorforskyvning hovedsakelig parallelt med en langsgående akse hos det akustiske logge-verktøy. Et stempel er innrettet til å beveges hovedsakelig normalt på lengde-aksen til det akustiske loggeverktøy. En bøyningsring er kooperativt koplet til den magnetostriktive aktuator og stemplet for omforming av den magnetostriktive aktuatorforskyvning til en relatert stempeiforskyvning.

Kort beskrivelse av tegningene

De nye trekk som antas å være karakteristiske for oppfinnelsen, både med hensyn til organisasjon og driftsmetoder, vil sammen med formålene og fordelene av disse, bli bedre forstått ut fra den følgende nærmere beskrivelse og tegningene, der oppfinnelsen er illustrert ved hjelp av eksempel, bare i den hensikt å illustrere og beskrive og er ikke ment som en definisjon av oppfinnelsens begrensninger, hvor: Figur 1A viser et skjematisk diagram av et boresystem som anvender an-ordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse i en logging-under-boring (LUB)-utføringsform; Figur 1B viser et LUB-verktøy på et vektrør; Figur 2 viser hastighetsdispersjonskurver for formasjons- og vektrørdipol-modi; Figur 3 viser akustiske topolbølgeformer i nærvær av et vektrør; Figur 4A viser en skjematisk illustrasjon av feltet for en kvadropolbølge; Figur 4B viser hastighetsdispersjonskurver for formasjons- og vektrør-kvadropolmodi; Figur 5A viser bølgefeltøyeblikksbilder av akustisk energi nær borehullet, der radial partikkelhastighet assosiert med kvadropolbølgebevegelsen er vist; Figur 5B viser kvadropolbølgeformer ved ulike avstander; Figur 6A viser bølgefeltøyeblikksbilder av akustisk energi nær borehullet, der radialpartikkelhastighet assosiert med kvadropolbølgebevegelsen i et tynt vektrør er vist; Figur 6B viser tidsdomeneskjermbilder av dataene i figur 6A; Figur 7 viser et forenklet perspektivriss av et kildetverrsnitt i sammenheng med vektrøret; Figur 8 viser et detaljtverrsnitt av en segmentert ringmottakersensorimplementering; Figur 9 viser et detaljtverrsnittsriss av en i avdelinger oppdelt, segmentert senderimplementering av en kilde, Figur 10 er et perspektivriss av et sensoropplegg rundt vektrøret; Figur 11 viser et detaljtverrsnittriss av en segmentert ringmottakersensorimplementering; Figur 12 viser et detaljtverrsnitt av en seksjonert segmentert mottaker-sensorimplementering; Figur 13A og 13B viser den foreliggende oppfinnelse ved bruk av to mottakerelementer for detektering av kvadropolsignaler; Figur 14 viser et sideriss av et parti av innretningen ifølge figur 12; Figur 15 viser kvadropolmodi av høyere orden i en hurtig formasjon; Figur 16 viser ekvivalensen av en kvadropol til et par dipoler; Figur 17A viser et tverrsnitt av en magnetostriktiv sender ifølge en foretrukket utføringsform av foreliggende oppfinnelse; og

Figur 17B viser et riss av detalj B i figur 17A.

Beskrivelse av de foretrukne utføringsformer

Den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte, et system og en anordning for generering av et antall akustiske modi for måling av skjærbølgeforma-sjonshastigheter under boring av en brønn. I den utstrekning at den følgende beskrivelse er spesifikk for en spesiell utføringsform eller en spesiell anvendelse av oppfinnelsen, er dette ment å være illustrerende og ikke å oppfattes som en be-grensning av oppfinnelsens omfang.

Figur 1A viser et skjematisk diagram av et boresystem 10 som har en bunnhullsstreng (BHS) eller boresammenstilling 90 som omfatter sensorer for måling av tilstand og beliggenhet nede i borehullet. Nevnte BHS 90 er ført inn i et borehull 26. Boresystemet 10 omfatter et konvensjonelt boretårn 11 oppreist på et dekk 12 som bærer et rotasjonsbord 14 som roteres ved hjelp av en drivinnretning så som en elektrisk motor (ikke vist) med en rotasjonshastighet. Borestrengen 20 omfatter en rørstreng (borerør eller kveilrør) 22 som strekker seg nedover fra overflaten inne i borehullet 26. En borkrone 50 som er festet til borestrengens 20 ende, bryter opp de geologiske formasjoner når den roteres for å bore borehullet 26. Borestrengen 20 er koplet til et heisespill 30 via en drivrørlengde 21, svivel 28 og kabel 29 gjennom en remskive (ikke vist). Heisespillet 30 opereres for å styre vekten på borkronen, som er en viktig parameter som påvirker borehastigheten. En rørstrenginjektor 14a og en trommel (ikke vist) brukes istedenfor rotasjons-bordet 14 for å innføre nevnte BHS i borehullet når et kveilrør anvendes som inn-føringselementet 22. Operasjonene til heiseverket 30 og rørstrenginjektoren 14a er kjent innen faget og følgelig ikke nærmere beskrevet her.

Under boring blir et egnet borefluid 31 fra en slamtank (kilde) 32 sirkulert under trykk gjennom borestrengen 20 ved hjelp av en slampumpe 34. Borefluidet strømmer fra slampumpen 34 inn i borestrengen 20 via en trykkstøtdemper 36 og fluidledningen 38. Borefluidet 31 strømmer ut ved borehullets bunn 51 gjennom åpninger i borkronen 50. Borefluidet 31 sirkulerer oppover i hullet gjennom ringrommet 27 mellom borestrengen 20 og borehullet 26 og tilbake til slamtanken 32 via en returledning 35 og borekaksfilter 85 som fjerner borekaks 86 fra det tilbake-strømmende borefluid 31b. En sensor Si i ledning 38 gir informasjon om fluidgjen-nomstrømningshastigheten. En dreiemomentsensor S2på overflaten og en sensor S3 tilknyttet borestrengen 20 gir informasjon om borestrengens 20 henholdsvis dreiemoment og rotasjonshastighet. Rørinjeksjonshastighet bestemmes fra sensoren Ss mens sensoren S6 angir kroklasten til borestrengen 20.

I enkelte anvendelser vil bare rotasjon av borerøret 22 rotere borkronen 50. Ved mange andre anvendelser er imidlertid en brønnmotor 55 (slammotor) anordnet i boresammenstillingen 90 for å rotere borkronen 50 og borerøret 22 roteres vanligvis for å supplere rotasjonskraft, om nødvendig, og for å bevirke endringer i boreretningen. I begge tilfeller vil borehastigheten for en gitt BHS hovedsakelig avhenge av vekten på borkronen eller trykkraften på borkronen 50 og dens rotasjonshastighet.

Slammotoren 55 er koplet til borkronen 50 via en drivinnretning som er anordnet i en lagerenhet 57. Slammotoren 55 roterer borkronen 50 når borefluidet 31 strømmer gjennom slammotoren 55 under trykk. Lagerenheten 57 opptar radial- og aksialkreftene på borkronen 50, nedtrykningskraften på slammotoren 55 og den reaktive oppad virkende belastning fra vekten som påføres borkronen. En nedre stabilisator 58a som er koplet til lagerenheten 57, virker som en sentrerings-innretning for det nederste parti av borestrengen 20.

En overflatestyreenhet eller prosessor 40 mottar signaler fra nedihulls sensorene og innretningene via en sensor 43 som er plassert i fluidledningen 38 og signaler fra sensorer S1-S6 og andre sensorer som brukes i systemet 10 og behandler slike signaler i henhold til programmerte instruksjoner avgitt til overflatestyreenheten 40. Overflatestyreenheten 40 viser ønskede boreparametere og annen informasjon på en skjerm/monitor 42 som benyttes av en operatør for å styre boreoperasjonene. Overflatestyreenheten 40 inneholder en datamaskin, minne for lagring av data, skriver for registrering av data og annet utstyr. Overflatestyreenheten 40 innbefatter også en simuleringsmodell og behandler data i henhold til programmerte instruksjoner. Styreenheten 40 er fortrinnsvis innrettet til å aktivere alarmer 44 når visse usikre og uønskede driftsforhold opptrer.

Nevnte BHS kan også inneholde formasjonsevalueringssensorer eller innretninger for bestemmelse av resistivitet, densitet og porøsitet ved formasjonene som omgir nevnte BHS. En gammestråleinnretning for måling av gammastråle-intensitet og andre kjerne- og ikke-kjerneinnretninger som benyttes som måling-under-boringinnretninger inngår hensiktsmessig i nevnte BHS 90. Som et eksempel, viser figur 1A et eksempel på en resistivitetsmåleinnretning 64 i BHS 90. Den avgir signaler hvorfra resistiviteten til formasjonen nær eller foran borkronen 50 bestemmes. Resistivitetsinnretningen 64 har senderantenner 66a og 66b i avstand fra mottakerantennene 68a og 68b. Ved drift, pertuberes de avsendte elektromagnetiske bølger etter hvert som de forplantes gjennom formasjonen som omgir resistivitetsinnretningen 64. Mottakerantennene 68a og 68b detekterer de perturberte bølger. Formasjonsresistiviteten avledes fra de detekterte signalenes fase og amplitude. De detekterte signaler behandles ved hjelp av en nedihulls datamaskin 70 for å bestemme resistivitets- og dielektrisitetsverdiene.

Et inklinometer 74 og en gammastråleinnretning 76 er hensiktsmessig plassert langs resistivitetsmåleinnretningen 64 for å bestemme henholdsvis hellingen til det parti av borestrengen som er nær borkronen 50 og formasjonsgammastråle-intensiteten. Enhver egnet inklinometer- og gammastråleinnretning kan imidlertid benyttes til formålene for denne oppfinnelse. Dessuten kan posisjonsfølere, så som akselerometeret, magnetometeret eller gyroskopiske innretninger være anordnet i nevnte BHS for å bestemme borestrengasimut, sanne koordinater og retning i borehullet 26. Slike innretninger er kjente innen faget og er ikke nærmere beskrevet her.

I den ovenfor beskrevne utforming, overfører slammotoren 55 kraft til borkronen 50 via én eller flere hule aksler som løper gjennom resistivitetsmåleinnretningen 64. Den hule aksel setter borefluidet i stand til å strømme fra slammotoren 55 til borkronen 50. I en alternativ utføringsform av borestrengen 20, kan slammotoren 55 være koplet under resistivitetsmåleinnretningen 64 eller på hvilket som helst annet egnet sted. Den ovenfor beskrevne resistivitetsinnretning, gammastråleinnretning og inklinometeret er fortrinnsvis plassert i et felles hus som kan være koplet til motoren. Innretningene for måling av formasjonsporøsitet, permeabilitet og densitet (samlet betegnet med tallet 78) er fortrinnsvis plassert over slammotoren 55. Slike innretninger er kjent innen faget og er således ikke nærmere beskrevet.

Som tidligere bemerket, anvender en betydelig del av de aktuelle bore-systemer, særlig for boring av sterkt avvikende og horisontale borehull, kveilrør for å føre boresammenstillingen nedihulls. Ved slik anvendelse settes en trykkinn-retning 71 i borestrengen 90 for å gi den nødvendige kraft på borkronen. I forbindelse med denne oppfinnelse benyttes termen vekt på borkronen til å angi kraften på borkronen som påføres borkronen under boreoperasjonen, enten påføres ved å justere vekten av borestrengen eller ved hjelp av trykkinnretninger. Når kveilrør benyttes vil dessuten et rotasjonsbord ikke rotere rørstrengen, isteden innføres den i borehullet ved hjelp av en egnet injektor 14a mens brønnmotoren 55 roterer borkronen 50.

Figur 1B er et skjematisk riss av et akustisk logging-under-boring verktøy-system på et BHS-vektrør 90 som inneholder en borkrone 50. Dette system er montert på BHS-vektrøret 90 for å utføre akustiske målinger under boring av formasjonen. Det akustiske logging-under-boring verktøysystem har en kilde 105 som avgir akustiske vibrasjoner 106 som kan trenge gjennom formasjonen 95 og forplantes langs borehullveggen og mottas av sensorer A og B som kan være anordnet i rekker. Disse sensorer er omtalt senere i søknaden. Et punkt å merke seg er at sensorene er anordnet mellom senderen og borkronen 50. Dette gir vesentlige fordeler ved at det ønskede signal som avgis fra senderen beveger seg i retning motsatt retningen til støy som genereres av borkronen 50. Dette gjør det mulig å bruke egnede filtreringsteknikker, innbefattende avstemte rekker (phased arrays) for sterk redusering av borkronestøy. I en alternativ utføringsform av oppfinnelsen, kan senderen 105 være plassert mellom sensorene og borkronen 50.

Anvendelsen av akustisk dipolteknologi ved LUB har en alvorlig ulempe som skyldes nærværet av vektrøret med BHS som opptar en stor av borehullet. Denne ulempe er at formasjonsdipolskjærbølgen som forplantes langs borehullet er sterkt forurenset av dipolbølgen som forplantes i vektrøret. Dette fremgår av de følgende teoretiske analyse/numeriske modelleringsresultater.

Dipoleksiterings- og forplantningskarakteristika for et borehull med et vekt-rør er analysert. Ved bruk av kjente analysemetoder, for eksempel analyser av den type som er beskrevet i Schmitt (1988), kan man beregne hastighetsdisper-sjonskurven for formasjons- og vektrørsdipolskjær (bøynings (flexural)) bølger. Dispersjonskurven beskriver hastighetsvariasjonen til en bølgemodus med frekvens. I eksemplet er borehulldiameteren 23,84 cm og inner- og ytter-diameteren til vektrøret er henholdsvis 5,4 og 18 cm.

Den indre vektrørsøylen og ringromsøylen mellom vektrøret og borehullet er fylt med boreslam hvis akustiske hastighet og densitet er henholdsvis 1470 m/s og 1 g/cm<3>. Vektrøret er laget av stål (kompresjonshastighet, skjærhastighet og densitet i stål er henholdsvis 5860 m/s, 3130 m/s og 7,85 g/cm<3>). Formasjonen er akustisk treg med kompresjonshastighet på 2300 m/s, skjærhastighet 1000 m/s og densitet 2 g/cm<3>. Det skal bemerkes at eksemplet er bare gitt i illustrerende hensikt og ikke ment å begrense oppfinnelsens omfang.

De beregnede vektrørs- og formasjonsbøyningsbølgedispersjonskurvene for dipolmodi er vist i figur 2, for frekvensområdet vist som den horisontale akse på 0 til 14 kHz. Vektrørdipolbølgedispersjonskurven 201 angitt langs vertikalaksen viser hvorledes hastigheten til vektrørdipolbølgen varierer med frekvens over området 0 til 14 kHz. Formasjonsdipolbølgedispersjonskurven viser at bortsett fra lave frekvenser i dette området, er det forholdsvis liten endring i hastighet. Formasjons- og vektrørsbøyningsbølgemodi opptrer samtidig over nesten hele frekvensområdet, bortsett fra ved den meget lave frekvens der vektrørsbøynings-modusen synes å ende ved formasjonsskjærhastigheten. Under den frekvens hvor vektrørsmodusen ender, synes formasjonsbøyningsmodushastigheten å fort-sette det vektrørsbøyningsmodusforløp som ville opptre i fravær av formasjonen, idet hastigheten avtar til null ved null frekvens. Dette overkrysningsfenomen skyldes den sterke akustiske vekselvirkning mellom vektrøret og formasjonen i denne dipoleksiteringssituasjon.

Akustisk dipolbølgeforplantning i et borehull med et vektrør kan simuleres med nummeriske "finite difference"-teknikker, som for eksempel beskrevet i Cheng et al. (1995). Modellparametrene er de samme som brukes i ovennevnte hastig-hetsdispersjonsberegningseksempel. Dipolkilden og en rekke mottakere er plassert på vektrørets kant. Kildeeksiteringssenterfrekvensen er 2 kHz. Figur 3 viser de simulerte akustiske dipolbølgeformer angitt med tid langs horisontalaksen. Akustiske dipolbølgeformer er vist ved avstand ("offset") tilsvarende kilde-mottaker-avstand langs vertikalaksen i figur 3. Mottakersteder har en innbyrdes avstand på 0,1524 m, begynnende med nærkurvebølgeform ved 1,833 m 301 til 2,0 m 303 avstand fra kilden. De akustiske dipolbølgeformer domineres av vekt-rørbøyningsbølgen som har en hurtigere hastighet og en dispersiv karakter. Den dispersive vektrørbøyningsbølgen innledningsvis sterke impulser 305 følges i tid av dispersiv energi som er sterkere enn den aktuelle bøyningsbølgen som representerer formasjonens S-bølge. Den stiplede linjen 335 representerer ankomst-stedet og hastigheten til formasjonsbøyningsbølgen. Den aktuelle formasjons-bøyningsbølgen, i flukt med den stiplede linjen 335, har mindre amplitude sammenlignet med vektrørbøyningsbølgen og er sterkt forurenset av vekselvirkningen med vektrørbøyningsbølgen.

De ovenfor omtalte hastighetsdispersjonsberegnings- og bølgeforplant-ningssimuleringsresultater viser at det forekommer en sterk vekselvirkning mellom formasjonen og vektrørbøyningsbølgen Hovedårsaken til dette, er at de to bølge-modi opptrer samtidig i det samme aktuelle frekvensområdet. Det er flere ulemper forbundet med LUB-dipolteknologien for skjærhastighetsmålinger. Den første er vanskeligheten med å oppnå kvalitetsmessig gode målinger av formasjonens bøyningsbølge i nærvær av sterk forurensning fra vektrørbøyningsbølgen. Vekt-rørbølgen, som er en lavfrekvensmodus, er vanskelig å undertrykke ved bruk av dempnings- eller svekningsteknikker så som utskjæring av spor og/eller innsetting av absorberende materialer i vektrøret, etc. Den andre ulempen er at formasjons-bøyningsbølgen, selv ved pålitelige målinger, ikke kan angi nøyaktig formasjons-skjærhastighetsinformasjon på grunn av vektrørvekselvirkningen. Som det fremgår av figur 2, nærmer vektrørmodusens høyfrekvensgrense seg vektrørets skjærhastighet og ved frekvensen 205 der vektrørets dipolmodus opphører å eksistere, er hastigheten til vektrørdipolmodusen lik formasjonens skjærhastighet 207. Formasjonsdipolmodusens hastighet 203 er, ved alle frekvenser, under formasjonsskjærhastigheten 205. I fravær av et vektrør, vil formasjonsdipolmodusen, når den eksiteres ved lave frekvenser, forplantes med en hastighet som er lik formasjonsskjærhastigheten. Bestemmelse av formasjonsskjærhastigheten fra dispersjonskurvene av enten formasjonsdipolmodusen eller vektrørdipolmodusen, er ingen enkel sak. Under boreoperasjoner er det dessuten en sterk dipolmodus som eksiteres av borkronen og frembringer ytterligere støy. Av ovennevnte grunner er det vanskelig, om ikke umulig, å måle formasjonsskjærbølgehastighet ved bruk av akustisk dipolteknologi i LUB-miljøet.

Den foretrukne metode for utsetting av visse sensorer for LUB-skjærbølge-dataakvisisjon, for eksempel i borestreng BHS 90 på figur 1A og 1B skal nå beskrives. Den virkelige BHS som benyttes for en spesiell anvendelse kan inneholde enkelte eller alle sensorene som er beskrevet i bakgrunnsseksjonen, i tillegg til den foreliggende oppfinnelse. I forbindelse med denne oppfinnelse kan enhver slik BHS inneholde én eller flere seismiske kilder og mottakere betegnet som et akustisk loggeverktøy (kollektivt angitt her ved tallet 88) ved et egnet sted i nevnte BHS 90.

Denne oppfinnelse omfatteren kvadropol akustisk teknologi for LUB-skjær-hastighetsmålingen. Figur 4A viser en illustrasjon av et kvadropolfelt. Den viser et karakteristisk, av fire lober bestående mønster som i hovedsaken kan karakteriser-es ved en cos 26 asimutal variasjon. I det foreliggende tilfellet kan feltet assosieres med partikkelbevegelse eller med trykk. Den største fordelen ved å bruke kvadropolbølgen, er at vektrørkvadropolbølgen bare opptrer over en viss frekvens kalt grensefrekvensen ("cut-off frequency"). Denne frekvens avhenger av vektrør-tykkelsen og borehullstørrelsen. Ved å bestemme grensefrekvensen for vektrør-og borehulldimensjonene, kan man såldes velge et frekvensbånd der bare forma-sjonskvadropolskjærbølgen er eksitert. Bestemmelse av hastigheten til forma-sjonskvadropolbølgen vil tilfredsstille behovet for skjærbølgehastighetsmålinger i LUB-miljøet. Dette er forskjellig fra situasjonen ved kabellogging: mens Windbow omtaler bruken av kvadropollogging på en kabelinnretning, er det ingen omtale av en grensefrekvens for en kvadropolbølge. Windbow omtaler en kabelloggeinn-retning. Som fagmenn på området kjenner til, er verktøydiameteren i kabel-innretninger typisk meget mindre enn borehulldiameteren. Chen har også omtalt bruk av en kvadropolkilde for skjærbølgelogging og viser en sammenligning av forsøks-resultater med teoretiske dispersjonskurver for Stoneley-bølger i borehullet. Verk-tøydiameteren i Chens modell er mindre enn halve borehulldiameteren. Som fagmenn på området vil kjenne til, er Stoneley-bølger grensesnittbølger som forplantes langs borehullveggen. I motsetning til dette omhandler foreliggende oppfinnelse en MUB-innretning, der vektrørets diameter er nesten den samme som borehullets diameter. I et slikt tilfelle blir vektrørmodusen viktig. Denne vektrørmodus skiller seg fra Stoneley-bølgene som er omtalt i Chen.

Muligheten til å bestemme formasjonsskjærhastighet fra kvadropolbølge-målinger, er demonstrert ved bruk av teoretiske/nummeriske analyseeksempler.

Figur 4A, B, viser hastighetsdispersjonskurvene til formasjonen 401 og vektrør-kvadropolbølger 403 og 405. Hastighet i meter per sekund (m/s) er angitt langs vertikalaksen og frekvens i kilohertz (kHz) langs horisontalaksen. Hastighets-dispersjonskurven for et som eksempel gitt vektrør med tykkelse 63 mm er vist som kurve 405. Formasjonskvadropolbølgen er svakt dispersiv og når forma-sjonsskjærbølgehastigheten ved en lav grensefrekvens (omkring 2 kHz i dette tilfelle). Dette indikerer at formasjonsskjærbølgehastighet kan bestemmes som den nedre frekvensgrense for hastigheten til formasjonskvadropolbølger. Vektrør-kvadropolbølgehastighetskurven oppviser meget høye verdier på grunn av vekt-rørets høye skjærstivhet (stål) og tykke vegg (63 mm). Vektrørbølgen for det 63 mm tykke vektrør 405, opptrer imidlertid bare i frekvensområdet over 10 kHz, mens den nødvendige frekvens for skjærhastighetsmåling av formasjonen er omkring 2 kHz, godt atskilt fra frekvensområdet (>10 kHz) til vektrørbølgen. Dette frekvensskille gjør det mulig å designe en fremgangsmåte og anordning for generering av kvadropolbølger bare i et forut bestemt frekvensbånd (0-10 kHz i dette tilfelle). I dette bånd, blir bare formasjonskvadropolbølgen generert. Dette bølge eksiterings/genereringsopplegg kan demonstreres ved bruk av endelige differansesimuleringer.

I en endelig differansemodellering, blir en kvadropolkilde og en oppstilling av mottakere med 0,1524 m innbyrdes avstand, plassert på vektrørets kant. Kilde-småbølgesenterfrekvensen er valgt til å være 2 kHz, kildesmåbølgens amplitude-spektrum avtar til null ved ca 5 kHz, hvilket er under 10 kHz, vektrørkvadropol-bølgens grensefrekvens. Figur 5a viser tre øyeblikksbilder i tid av bølgefelt-intensiteten på grunn av kvadropolkilden. Hvert øyeblikksbilde 501, 503 og 505 er et tverrsnitt som viser et fluid i vektrøret 521, vektrøret 90, fluid 523 utenfor vekt-røret, og en formasjon 95. Radial partikkelhastighet tilknyttet kvadropolbølge-bevegelsen er vist skyggelagt 507, 509. Disse figur 5a øyeblikksbilder viser stedene til bølgefeltintensitet ved flere tidspunkter (henholdsvis 0,24 millisekunder for 501, 1,22 millisekunder for 503 og 2,21 millisekunder for 505). I borehullfluidring-rommet ses høy bølgefeltintensitet 507 og høy bølgefeltintensitet ses i formasjonen 509. Bølgebevegelsen i fluidringrommet og bevegelsen i formasjonen er i fase, og forplantes med formasjonsskjærhastigheten som vist ved juxtaposisjonen med høy bølgefeltintensitet i fluidet 507 og formasjonen 509 for alle tre øyeblikksbilder 501, 503 og 505. Dette er formasjonskvadropolbølgen omtalt i forbindelse med figur 4A, B. Det er nesten ingen påviselig bølgeintensitet for noen steder inne i vektrøret bortsett fra starttidspunktet (øyeblikksbilde 0,24 ms) 501 rundt kilden, hvilket viser at vektrørkvadropolbølgen ikke er eksitert i dette frekvensbånd for denne vektrørtykkelse (2,48 tommer).

Tidsdomenekvadropolbølgeformene til mottakeroppstillingen er vist i figur 5B der tid er angitt langs horisontalaksen. Akustiske kvadropolbølgeformer er vist ved avstand ("offset") tilsvarende kildemottakeravstand langs vertikalaksen i figur 5B. Mottakersteder er innbyrdes atskilt 0,1524 m, begynnende med nærkurve-bølgeformen ved 1,833 m 531 til 2,9 m 533 avstand fra kilden. Figur 5B viser bare én bølge, formasjonskvadropolbølgen, som forplantes over oppstillingen ved formasjonsskjærhastigheten. Den stiplede linje 535 markerer formasjonskvadro-polbølgens første ankomst. Dette tidsdomene bølgesimuleringsresultat er konsist-ent med frekvensdomene dispersjonsanalyseresultatet i figur 4A, B. Disse eksempler viser at valget av et passende bølgeeksiteringsfrekvensbånd kan eliminere vektrørkvadropolbølger.

Eksiteringsfrekvensbåndet bør velges basert på vektrør- og borehulldimensjoner. I borepraksis, varieres borehullets størrelse for å passe lete/produksjons-behov og/eller geologiske omgivelser ved brønnen som skal bores. Følgelig varierer også vektrørets størrelse. Endringen av vektrør- og borehulldimensjoner, særlig førstnevnte, vil i betydelig grad endre vektrørkvadropolbølgekarakteristika-ene. Dette kan igjen demonstreres ved å bruke teoretiske/nummeriske analyseeksempler. Kvadropoldispersjonskurvene for et 35 mm tykt vektrør (stiplede kurv-er) er vist i figur 4B. Med det tynnere vektrør, endres også formasjonskvadropol-dispersjonskurven (stiplet linje 403). Grensefrekvensen til formasjonsmodusen er hevet til ca 3 kHz og hele kurven oppviser høyere verdier sammenlignet med tykt vektrørtilfellet (heltrukken kurve 405). Kurven nærmer seg formasjonsskjærbølge-hastigheten ved lave frekvenser. På den annen side, er vektrørkvadropolbølge-hastigheten meget redusert sammenlignet med tykt vektrørtilfellet (heltrukken kurve 405) og viser en meget lavere grensefrekvens (ca 6 kHz). Den generelle trenden vist i figur 4 er at økning av vektrørtykkelsen vil flytte vektrørkvadropol-bølgens frekvensbånd bort fra formasjonskvadropolbølgens frekvensbånd. Når vektrørkvadropolbølgens frekvensbånd er nær formasjonskvadropolens frekvensbånd, vil måling av formasjonskvadropolbølgen bli sterkt svekket, som det fremgår av det følgende bølgesimuleringseksempel.

I tilfellet ifølge eksemplet er vektrøret forholdsvis tynt (tykkelsen er bare 16 mm eller 0,63 tommer). Vektrørkvadropolbølgens grensefrekvens er nå ca 3,5 kHz. Andre parametere, som benyttes ved simuleringen ifølge figur 5B, holdes uendret. Med 2 kHz sentereksiteringsfrekvensen, er både formasjons- og vekt-rørskvadropolbølgene eksitert. Figur 6A er motparten til figur 5A, og viser bølge-feltøyeblikksbildene for tilfellet med 16 mm tykt vektrør. Figur 6A viser tre øyeblikksbilder i tid av bølgefeltintensiteten på grunn av kvadropolkilden. Hvert øyeblikksbilde, 601, 603 og 605 er et tverrsnitt som viser et fluid 621 innvendig i vektrøret, vektrør 90, fluid 625 utenfor vektrøret og en formasjon 95. Radial partikkelhastighet assosiert med kvadropolbølgehastigheten er vist skyggelagt 611,613. Disse figur 6A øyeblikksbilder viser stedene for bølgefeltintensitet ved flere tidspunkter (henholdsvis 0,24 millisekunder for 601, 1,22 millisekunder for 603 og 2,21 millisekunder for 605). I borehullfluid 625-ringrommet ses 611 høy bølgefeltintensitet og høy bølgefeltintensitet ses i vektrøret 613. For alle de tre tidspunkter 601, 603 og 605, domineres bølgefeltintensiteten i hele borehullet inneholdende vektrøret av vektrørskvadropolbølgen. Formasjonskvadropolbølgen er svakt eksitert, som er ute av fase med vektrørsbølgen.

Tidsdomene oppstillingsbølgeformene er vist i figur 6B. Tidsdomene kvadropolbølgeformene til mottakeroppstillingen er vist i figur 6B der tid er angitt langs horisontalaksen. Akustiske kvadropolbølgeformer er vist ved avstand tilsvarende kildemottakeravstand langs vertikalaksen i figur 6B. Mottakersteder har en innbyrdes avstand på 0,1524 m, begynnende med nærkurvebølgeformen ved 1,833 mm 631 til 2,9 m 633 avstand fra kilden. Tidsdomene bølgeformene domineres av vektrørskvadropolbølgen som har en utgangshastighet på ca 1300 m/s. Den stiplede linjen 635 angir ankomsttiden for formasjonskvadropolbølgen. I dette tilfelle er det vanskelig å måle formasjonskvadropolbølgen i nærvær av den sterke vektrørbølgen. Dette eksempel viser viktigheten av frekvensbåndutvelgingen for LUB-kvadropolbølgegenererings- og måleinnretningene.

Eksemplene ovenfor viser fordelen ved kvadropolskjærbølgen i LUB-miljøet og de krav som gjør det lettere å utføre LUB-kvadropolskjærbølgemålingen. Som følge av dette kan et kvadropol LUB-skjærbølgesystem konstrueres. Kvadropol-skjærbølger i LUB-miljøet kan genereres ved bruk av en kvadropolkilde montert på vektrøret 90. Figur 7 er et forenklet perspektivriss av kildetverrsnittet i sammenheng med vektrøret. Som vist i figur 7, omfatter kvadropolkilden vektrøret 90 og åtte elementer med lik dimensjon. Seksjonene er nummer 701-708. Disse elementer er åtte like sektorer av kildesylinderen. Sylinderseksjonene er laget av enten et elektrostriktivt (eller piezoelektriskt) eller et magnetostriktivt materiale som er i stand til å generere spenning/trykkbølgesignaler fra den elektriske inngangs-pulsen. I en alternativ utføringsform av oppfinnelsen (ikke vist) omfatter seksjonene elektromekaniske innretninger av slike innretninger vist i US-patent 5.852.262 til Gill, hvis innhold det herved vises til. I Gills lære inngår en aktuator som frembringer en trykkpuls. Ved bruk av hensiktsmessig utformet porthull kan dipol- eller kvadropolpulser frembringes. Bøyningsstaver kan også brukes. Selv om det er tilstrekkelig å dele kildesylinderen i fire like sektorer for å frembringe en kvadropolkilde, vil bruk av åtte (eller hvilket som helst multiplum av fire) sektorer for kilden redusere massen til hver sektor, slik at de lettere vil tåle borevibrasjoner. Selv om beskrivelsen av kilden her bruker åtte kildesegmenter som et eksempel, vil fagmenn på området innse hvordan hvilket som helst multiplum av fire kilder kan eksiteres for å frembringe et kvadropolsignal.

Den nedre del av figur 7 er et tverrsnittsriss av kvadropolskjærbølgekilden på planet vinkelrett på vektrørets akse. Elementene til kildeinnretningen er, i én utføringsform, åtte sektorer betegnet 701, 702, 703, 704, 705, 706, 707 og 708. Når elektriske pulser påtrykkes kilden, vil hver sektor ekspandere eller trekke seg sammen radialt utad eller innad. Nærmere bestemt kan de elektriske pulser påtrykkes slik at sektorer 701, 702 og diametralt motstående sektorer 705, 706 vil ekspandere og samtidig vil sektorer 703, 704 og sektorer 707, 708 trekke seg sammen, som vist i figur 7. Da vil fire spennings/trykkbølger genereres i det/den omgivende borehullfluid/formasjon, samt i vektrøret. Det skal også bemerkes at når en innretning så som den som er omtalt i Gill benyttes, kan det være bare en enkelt aktuator som frembringer kvadropolsignalerfra egnede porthull.

Når alle åtte sektorer er laget av det samme materiale og de elektriske pulser som påtrykkes dem har hovedsakelig den samme amplitude, så vil vekselvirkningen til de fire trykk/spenningsbølger i vektrøret og i det/den omgivende borehull/formasjon frembringe kvadropolskjærbølger. Nærmere bestemt, hvis de elektriske pulser moduleres slik at frekvensbåndet til de genererte trykk/spenn-ingsbølger er under kvadropolskjærbølgens grensefrekvens i vektrøret, så vil vekselvirkningen til de fire spenningsbølger i vektrøret oppheve hverandre. Vekselvirkningen til trykk/spenningsbølgen i borehullet og formasjonen vil frembringe en formasjonskvadropolskjærbølge som forplantes i lengderetningen langs borehullet. Denne frekvensbåndmodulasjon av kildepulsene er en del av en utfør-ingsform av den foreliggende oppfinnelse.

En virkelig implementering av kvadropolskjærbølgekilden skal nå beskrives nærmere. Figur 8 viser et detaljtverrsnittsriss av en segmentert ringsender-implementering. Denne implementering har en segmentert ring montert på en elastomer isolasjonskomponent 801 i en kontinuerlig lomme 803 rundt vektrøret 90. Isolasjonskomponenten brukes til å redusere borestrenginduserte, akustiske signaler. Sensordelsammenstillingen kan være oljefylt med en dekkhylse 815 som illustrert, eller den kan være en innkapslet sammenstilling, som ikke trenger olje. En elektronisk drivkrets(er) 809 er koplet til senderelement(ene) 811 for å eksitere akustisk signal(er) i borehullet og formasjonen. En dekkhylse 815 kan dekke senderelementer 811. Den elektroniske drivkrets 809 kan være plassert i den indre stamme 813. Senderelement(ene) 811 kan implementeres i ulike former for å innbefatte ringer, sylindere, plater, og stempel eller solenoidelementer. Antall segmenter kan økes i omkrets og/eller aksial retning etter behov.

Figur 9 viser et detaljtverrsnittsriss av en i avdelinger oppdelt, segmentert senderimplementering som har segmenter montert på individuelle, elastomere isolasjonskomponenter 901 i avdelinger oppdelte lommer 903 rundt vektrøret 90. Det kan være oljepåfylling 907 mellom senderelementet 911 og en dekkhylse 915. Senderelektronikken 909 kan være opptatt i den indre stamme 813.

Kvadropolskjærbølgen i jordformasjonen som fremkommer ved hjelp av den ovenfor beskrevne kvadropolkilden kan detekteres på steder med innbyrdes avstand i lengderetningen langs borehullet fra kilden, som skjematisk vist i figur 1B. Figur 1B er et skjematisk riss av et akustisk logging-under-boringverktøysystem på et BHS-vektrør 90 inneholdende en borkrone 50. Dette system er montert på BHS-vektrøret 90 for å utføre akustiske målinger under boring av formasjonen. Det akustiske logging-under-boringverktøysystem kan ha en kilde 105 som avgir akustiske vibrasjoner 106 som forplantes gjennom formasjonen 95 og mottas av sensorer A og B som kan være anordnet i rekker ("arrays"). Bruken av rekker med aksialt innbyrdes atskilte elementer som vist i figur 1B, gjør det mulig å bruke kjente, avstemte rekkefiltreringsteknikker for svekning av signaler som forplantes i en spesiell retning med et spesifisert hastighetsområde. I en foretrukket utførings-form av oppfinnelsen, brukes denne avstemte rekkefiltrering til å svekke støy som genereres av borehullet. Avstemt rekkefiltrering kan også brukes til å svekke vekt-rørmodusen ved å definere et hastighetsområde som skal svekkes. I en alternativ utføringsform av oppfinnelsen, benyttes en flerhet av aksialt innbyrdes atskilte senderelementer og avstemt rekkefiltrering brukes til å redusere genereringen av vektrørmodussignaler.

Som vist i figur 10 for en utføringsform av den foreliggende oppfinnelse, kan akustiske detektorer være montert på vektrørkanten. Hver detektor består av fire like sensorer som er anordnet med innbyrdes avstand rundt vektrørets omkrets, for eksempel i rekkefølge betegnet som A, B, C og D. Figur 10 er et perspektivriss av et sensoropplegg rundt vektrøret i forhold til kildeelementene som beskrevet i figur 7. Hver sensors midtpunkt er rettet inn i lengderetningen på linje med overgangen mellom to kildesektorer som ekspanderer/trekker seg sammen samtidig. Foreksempel er sensor A rettet inn på linje med overgangen mellom kildesektorer 701 og 702, sensor B er rettet inn på linje med overgangen mellom kildesektorer 703 og 704, etc. Fire-sensordetektoren virker til å forbedre kvadropolkildens effektivitet og til å fjerne eventuell forurensning fra en monopolkomponent i bølgesignalet.

En virkelig implementering av kvadropolskjærbølgemottakerne som kvadropoldetektoroppstillinger- eller rekker skal nå beskrives nærmere. Figur 11 viser et detaljtverrsnittriss av en segmentert ringmottakersensorimplementering som har en segmentert ring montert på en elastomer isolasjonskomponent 1101 i en kontinuerlig lomme 1103 rundt vektrøret 90. Isolasjonen brukes for å minske borestrenginduserte signaler. Sensordelsammenstillingen kan være oljefylt 1107 med en dekkhylse 1115 som vist, eller den kan være en innkapslet sammenstilling, som ikke krever olje. En elektronisk signalkondisjoneringskrets(er) 1109 er koplet til mottakerelement(ene) 1111 for å avføle akustisk signal(er) i borehullet og formasjonen. Mottakerkretsen 1109 kan være opptatt i den indre stamme 813. Mottakerelement(ene) kan være implementert i forskjellige former for å innbefatte ringer, sylindere, plater og stempel- eller solenoidelementer. Antallet segmenter kan økes i en omkrets- og/eller aksialretning etter behov. Materialet for mottakerelementene kan velges fra et piezoelektrisk materiale, et elektrostriktivt materiale; og, et magnetostriktivt materiale.

Figur 12 viser et detaljtverrsnitt av en seksjonert segmentert mottaker-sensorimplementering der mottakersegmenter 1211 er montert på individuelle elastomerisolasjonskomponenter 1201 i avdelinger oppdelte lommer 1203 rundt vektrøret 90. Den indre stamme 813 opptar mottakerkrets 1209, som er koplet til et mottakerelement 1211. Mottakerelementet 1211 har en dekkhylse 1215 med et mellomliggende, oljefylt rom 1207.

US-patent 6.614.360 B1 som er overdratt til den som denne søknaden er overdratt til, hvis innhold i sin helhet inngår her ved henvisning, lærer hvorledes en kvadropolmodus kan oppnås ved hensiktsmessig kombinasjon av signaler som mottas av to mottakerelementer med to ulike eksiteringer av en kvadropolsender.

Dette er illustrert i figur 13a som viser en annen utføringsform av oppfinnelsen der en kvadropoleksitering er frembrakt ved hjelp av fire segmenter 1401-1401d av en sender. Alternativt kan kvadropolsignalet frembringes ved å pare motstøtende segmenter av den ovenfor omtalte åtte-elementsender. Heretter, når det henvises til fire-element-sendere og -mottakere, skal det forstås at disse er ment å dekke også åtte-element-sendere og -mottakere. Etter at signaler er for-plantet gjennom formasjonen, detekteres det av en dipolmottaker 1410 som omfatter mottakerelementer 1403a og 1403c. Deretter eksiteres en kvadropolmodus som i figur 13b ved hjelp av senderen 1400 og mottas av de samme mottakerelementer 1403a og 1403c. Idet A og C betegner signalene som mottas av mottakerelementene 1403a og 1403b for senderavfyringen ifølge figur 13a, og A<*>og C<*>betegner signalene som mottas av mottakerelementene 1403a og 1403b i figur 13b, ved utførelse av operasjonen

vil signalet S være et kvadropolsignal med alle felles moduser innbefattende BHS/borkronesignalene svekket. Disse fellesmoduser innbefatter kroppsbølgen ("body wave") gjennom verktøyet, monopolsignaler (P og S) gjennom formasjonen og Stoneley-bølger i borehullet. Stoneley-bølgene er et større problem med et MUB-verktøy enn med et kabelverktøy på grunn av det mindre ringrom mellom verktøyet og borehullveggen; følgelig vil fjerning av fellesmodusene være viktigere enn for kabellogging.

Figur 14 viser et sideriss av et mottakersensorsegment. Vektrøret 90 inneholder et transduserelement 1211 som innbefatter et antall aktive elementer 1251. De andre komponentene i figur 14 er som i figur 12 og er ikke ytterligere omtalt.

Signalene som mottas fra, for eksempel, figur 10 sensorene A, B, C og D kan kombineres som (A+C)-(B+D). For kildekonfigurasjonen og avfyringsopplegg-et vist i figur 7, kan den genererte kvadropolbølge som ankommer ved sensorene A, B, C og D, beskrives som følger. Sensorer A og C vil se henholdsvis en trykk-bølge med samme polaritet og amplitude, og sensorer B og D, en trykkbølge med samme amplitude, men motsatt polaritet. Addering av signalene fra A og C og subtrahering av signalene fra B og D, som (A+C)-(B+D), vil derfor frembringe et signal som er fire ganger sterkere enn hvert enkelt signal ved én sensor. Dessuten vil en LUB-kvadropolkilde, når den plasseres i avstand fra borehullaksen, som ofte er tilfelle under boring, også generere en monopolkomponent som propagerer langs borehullet. Ved lave frekvenser, vil monopolbølgen propagere som en rørbølge og forurense formasjonskvadropolskjærbølgen. Lavfrekvensrør-bølgebevegelsen er hovedsakelig homogen innvendig i borehullet, slik at hver enkel sensor vil måle hovedsakelig det samme rørbølgesignal. Denne monopol-rørbølge kan oppheves ved kombinasjonen (A+C)-(B+D).

En alternativ utføringsform av oppfinnelsen er lavpassfiltreringen av signalene som registreres av hver sensor under grensefrekvensen til vektrørkvardropol-bølgen. Hvis kildepulsene har høye frekvenser og ikke er modulert, eller hvis kvadropolkomponenten til borestøyen har frekvensinnhold over vektrørkvadropol-bølgens grensefrekvens, så vil vektrørkvadropolbølgen bli eksitert og registrert av sensorene. Ettersom vektrørkvadropolbølgen bare eksiterer over sin grensefrekvens, kan den fjernes ved lavpassfiltrering av sensorsignalene under grensefrekvensen. Som ovenfor angitt, kan denne grensefrekvens bestemmes ut fra borehull- og vektrørdimensjonene. Lavpassfilteret kan således konstrueres og installeres som en del av sensordata akvivisjons- og behandlingssystemet.

Med sikte på bedre signalkoherens og behandling, blir rekker av de ovennevnte detektorer/mottakere plassert i lengderetningen langs vektrøret. Avstand-en mellom nabodetektorer er typisk i området fra 0,5 til 1 fot (0,1524 til 0,3048 m). Formasjonsskjærbølgehastigheten kan bestemmes ved å korrelere kvadropol-skjærbølgen over mottakerrekken ved bruk av hvilken som helst standard rekke-behandlingsmetode som omtalt i US-patent 5.441.890 til Tang.

Den ovenstående beskrivelse har vært rettet mot bestemmelse av forma-sjonsskjærhastigheter ved hjelp av det som fagmenn på området vil anse som modus av første orden. I "hurtige" formasjoner der skjærhastigheten overstiger kompresjonshastigheten i borehullfluidet, kan det opptre høyere moduser. Dette er vist i figur 15a. Absissen er frekvensen og ordinaten er hastigheten. 1301a og 1301 b viser et eksempel på fase- og gruppehastigheter for kvadropolmodus av 1. orden, mens 1303a og 1303b viser fase- og gruppehastigheter for modus av 2. orden. Formasjonsskjær- og kompresjonsbølgehastigheter er henholdsvis 4500 og 2500 m/s; vektrør- og borehulldimensjonene og andre relaterte parametere er de samme som i figur 5B. Bølgeformsimuleringen bruker en 5 kHz senterfre-kvenskilde. To kvadropolmoduser opptrer i frekvensområdet under 21 kHz. De er betegnet som henholdsvis den første og den andre kvadropolmodus, idet moduser av høyere orden opptrer i et høyere frekvensområde. I figur 15A begynner for eksempel den første og den andre modus å fremkomme fra henholdsvis fra ca 3 og 8 kHz. De første moduser viser en bratt fallende fasedispersjonskurve 1301 a med et veldefinert gruppehastighets 1301b minimum. Forekomsten av gruppe-hastighetsminimumet frembringer et fenomen som kalles Airy-fase. De tilhørende bølgeformer er vist i figur 15B. Bølgeenergien tilknyttet Airy-fasen dominerer bølgeformene og henger merkbart bak formasjonsskjærankomsttiden 1311, som vist i figur 15B. I denne situasjon er det vanskelig, om ikke umulig, å måle den hurtige formasjonsskjærbølgehastigheten ut fra bølgeformdataene for den første modus.

Måling av bølgeformen til den andre kvadropolbølgemodus kan direkte bestemme den hurtige formasjonsskjærhastighet. Som vist i figur 15A, erfase-hastighetskurven til den andre modus i et bredt frekvensområde over grensefrekvensen, meget nær formasjonsskjærhastigheten (2500 m/s i dette tilfelle). Både fase- og gruppehastighetskurvene for den andre modus er temmelig flate, hvilket indikerer minimale dispersjonseffekter. Faktisk er det slik at kvadropol-bølgen som eksiteres i dette høyere frekvensområdet, som assosieres med den andre modus, propagerer med formasjonsskjærbølgehastigheten, som vist i figur

15B. Ettersom formasjonens andre kvadropolmodus kan effektivt eksiteres under frekvensområdet til vektrørkvadropolen, kan interferens fra sistnevnte modus frem-deles unngås eller minimeres. Som vist i figur 15B, er ingen påviselig bølgeenergi assosiert ved vektrørkvadropolen. Eksemplet vist i figur 15A, 15B viser at man pålitelig kan bestemme formasjonsskjærbølgehastigheten ved å eksitere og måle den andre kvadropolbølgemodus assosiert med en hurtig formasjon.

De ovenstående eksempler har benyttet et enhetlig vektrør for å illustrere prinsippene ved bruk av kvadropolmoduseksitering for bestemmelse av forma-sjonsskjæregenskaper i et LUB-miljø. Av praktiske grunner, kan loggeverktøy ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatte flere segmenter av vektrør med sendere og mottakere på forskjellige segmenter av vektrøret. De ovenfor beskrevne prinsipper er like anvendbare for slike segmenterte vektrør og er ment å ligge innenfor omfanget av oppfinnelsen. Det er mulig at grensefrekvensen og dispersjonskurvene kan være forskjellige for hvert segment av vektrøret. Dette vil ikke ha noen innvirkning på loggeverktøyets driftsprinsipper.

De ovenstående eksempler har videre illustrert implementeringen av kvadropoler ved hjelp av minst to par sammenpassende "monopol"-elementer, der elementer i hvert par beveger seg unisont. En alternativ metode for eksitering av et kvadropolsignal eller mottak av et kvadropolsignal, er mulig ved bruk av to dipoler, så som bøyningsstaver. Dette er illustrert i figur 16. Elementene 1401-1403 omfatter én dipol, for eksempel en første bøyningsstav, og elementene 1405-1407 omfatter en andre dipol, for eksempel en andre bøyningsstav. Bøyningsstavenes bevegelse er ikke radial: den er ortogonal til en radial linje som forbinder verktøy-ets midtpunkt med bøyningsstavens midtpunkt; uansett kan et signifikant kvadropolsignal eksiteres eller mottas ved konfigurasjonen vist i figur 16. En slik implementering er ment å ligge innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse.

Figur 9 viser senderelementer i en flerhet av lommer som er anordnet med innbyrdes avstand rundt et vektrør 90 som er en del av et akustisk loggeverktøy. Som tidligere nevnt kan en slik sender være en elektromagnetisk aktivert sender, som for eksempel en magnetostriktiv sender. Én foretrukket utføringsform av en sender 1700 er vist i figur 17A og B. Flere transduserlommer 1730 er anordnet med innbyrdes avstand rundt en omkrets av vektrør 90 på samme måte som beskrevet i forbindelse med figur 9. Senderen 1700 omfatter to magnetostriktive aktuatorer 1703 som er posisjonert til å ligge an mot skuldre 1731 i lommen 1730 i vektrøret 90. Alternativt kan én magnetostriktiv aktuator 1703 brukes. Hver magnetostriktiv aktuator 1703 er ved hjelp av en drivstand 1712 forbundet med en bøyningsring 1704. Bøyningsringen 1704 er også koplet til et senderelement, så som stempel 1702, ved hjelp av en forbindelsespinne 1718. Stemplet 1702 er i kontakt med borefluid 31, slik at bevegelse av stemplet 1702 genererer et trykksignal i borefluidet 31. Hver magnetostriktiv aktuator 1703 omfatter et magnetostriktivt materiale 1711 som omgir en elektrisk spole 1710. Strøm som strømmer gjennom hver spole 1710, skaper et magnetisk felt som vekselvirker med magnetostriktivt materiale 1711 for derved å skape en endring i lengden av magnetostriktivt materiale 1711. Mange materialer som foreksempel nikkel og nikkel-legeringer oppviser magnetostriktive egenskaper. Et foretrukket magnetostriktivt materiale er et sjeldent jordmetallmateriale så som et terbium-dysprosium-jernmateriale. Magnetostriktive terbium-dysprosium-jernmaterialer, her også kalt magnetostriktive sjeldne jordmetallmaterialer er tilgjengelige, for eksempel fra Etrema Product, Inc. of Ames, Iowa under handelsnavnet ETREMA TERFENOL-D. Bemerk at slike materialer også kalles kjempe magnetostriktive materialer fordi de oppviser relativ forlengelse, også kalt tøyning, 2-3 ganger den del felles magnetostriktive materialer så som nikkel. Alternativt kan andre sjeldne jordmetall-kombinasjoner benyttes, foreksempel holmium, erbium eller gadolinium istedenfor terbium eller dysprosium. Bruken av slike materialer i en aktuator er beskrevet for eksempel i US-patenter 6.012.521, 6.037.682, 6.230.799 B1 og 6.501.072 B2, som det herved henvises til. Alternativt, som en fagmann på området vil innse, kan elektrostriktive materialer som endrer form på grunn av påtrykket elektrisk felt benyttes. Slike materialer, innbefattende blymagnesiumniobatmaterialer, er kommersielt tilgjengelige og vil ikke bli ytterligere beskrevet.

Når begge aktuatorer 1703 drives i fase, vil lengdeendringen eller forskyvningen 1740, bringe skyvestenger 1712 til å utøve en trykkraft på hver side av bøyningsringen 1704 for derved å bevirke sammentrykking av bøyningsringen 1704 i en retning som er hovedsakelig parallell med vektrørets 90 lengdeakse. Sammentrykkingen av bøyningsringen 1704 bevirker en relatert forskyvning 1741 av bøyningsringen 1704 og stemplet 1702 i en retning hovedsakelig på tvers av bevegelsen 1740. Som vist i figur 17B, er stempelbevegelsen 1741 hovedsakelig vinkelrett på vektrørets 90 ytre overflate. Sammentrykkingen av bøyningsringen 1704 bringer stemplet 1702 til å bevege seg utad og generere et trykksignal 1745 i borefluid 31 som propagerer gjennom borefluidet 31 og inn i formasjonen 95 som omgir borehullet 26 (se figur 1). Mange viklinger (ikke vist) kan inngå i spolene 1710 for å bedre operasjonen ved mange aktuelle frekvenser. Som tidligere omtalt, er det ønskelig i minst én foretrukket utføringsform, å operere en slik sender ved frekvenser under grensefrekvensen for kvadropolmodusen i vektrøret 90, for eksempel, i størrelsesorden 1-3 kHz. Ved slike frekvenser er piezo-keramiske materialer begrenset, på grunn av deres materialegenskaper, til lavere tøyninger enn hva sjeldne jordmetallmaterialer så som terbium-dysprosium-jernmaterialer er. Som slike, er det sjeldne jordmetallmagnetostriktive materialer mer effektive til å generere høyere amplitudesignalerenn hva piezo-keramiske materialer er. Bruken av sjeldne jordmetallmagnetostriktive materialer gir en høyere signalstyrke ved de lave frekvenser og de er også anvendbare ved de høyere frekvenser, hvilket tillater en enkelt sendertype over det tidligere omtalte, aktuelle frekvensområdet.

I én utføringsform kan bøyningsringen 1704 være utformet som en meka-nisk forsterker, slik at det magnetostriktive materialets 1711 bevegelsesamplitude 1740 resulterer i en stempelforskyvning 1741 som er forsterket sammenlignet med forskyvningen av det magnetostriktive materiale 1711. En fagmann på området vil innse at hvis bøyningsringen 1704 er hovedsakelig sylindrisk, så vil stempelforskyvningen 1741 være i alt vesentlig den samme som ringens avbøyning på grunn av forskyvningen av det magnetostriktive materiale 1711. Utflatingen av bøynings-ringen 1704 til en hovedsakelig flattrykt form, som vist i figur 17A, B, gir en stempelbevegelse 1741 som er større enn bøyningsringens avbøyning som skyldes bevegelsen 1740 til det magnetostriktive materiale 1711. Forsterkningsfaktoren kan være forutbestemt ved bruk av kjente analyseteknikker innen faget, som for eksempel finiteelementteknikker og avhenger av tverrsnittsegenskapene, material-egenskapene og bøyningsringens 1704 flattrykning. Dessuten kan bøynings-ringen 1704 være utformet slik at den drar fordel av ringens egensvingningsreso-nanser for å forbedre stemplets forskyvningsytelse. For eksempel kan den buede ringens form, ved bruk av kjente teknikker, dimensjoneres slik at bueseksjonen 17 (se figur 17B) resonerer på tvers av forskyvningen til det magnetostriktive materiale 1711. Denne resonans vil ytterligere forsterke stemplets 1702 bevegelse ved de aktuelle, lavere frekvenser. I tillegg kan buens resonans i lengderetningen brukes til å forsterke stemplets forskyvning ved de aktuelle, høyere frekvenser.

Sensor 1705 er koplet til bøyningsringens 1704 buers 1750 og 1751 og detekterer buenes bevegelse. Signaler fra sensor 1705 mates til en styreenhet (ikke vist) som styrer drivsignalene til spoler 1710. Som sådan, kan drivfrekvens-en justeres til å styre stempelytelsen ved forutbestemte nivåer.

I én utføringsform er en seksjon 1760 av stemplet 1702 med redusert tykkelse innspent mellom ring 1720 og holderlegeme 1701 og svever mellom elastom-ertetninger 1721 og 1722 i en forutbestemt spalte mellom ring 1720 og holderlegeme 1702. I denne utføringsform, er den maksimale stempelbevegelse bestemt av forskjellen mellom den forutbestemte spalte og tykkelsen til den redu-serte seksjon 1760. Tetninger 1721 og 1722 samvirker med redusert tykkelses-seksjon 1760 for å bevirke en tetning for hindre inntrengning av borefluid 31 inn i senderlommen 1730. I en alternativ utføringsform (ikke vist), er en fleksibel belg koplet mellom stemplet 1702 og holderlegemet 1701. Holderlegemet 1701 er festet til vektrøret 90 og avtetter senderen i lomme 1730 ved bruk av tetning 1732. En ikke-ledende olje fyller lommen og virker gjennom et trykk kompenserings-system (ikke vist) ved hjelp av kanal 1715 for å utligne det innvendige trykk i lommen 1730 ved fluidtrykket i borehullet. Slike kompenseringssystemer er kjent innen faget og er ikke nærmere beskrevet her.

Som tidligere omtalt, kan fire senderlommer 1730 være anordnet med innbyrdes avstand rundt vektrøret 90. Alternativt kan multipler av fire anvendes. Ved drift, med fire lommer, kan de her beskrevne sendere opereres som (i) en mono-polkilde, (ii) en dipolkilde ved aktivering og (iii) som en kvadropolkilde som tidligere beskrevet. Høyere polkilder kan skapes ved flere sendere plassert med innbyrdes avstand rundt vektrøret 90 som tidligere omtalt.

Den ovenstående beskrivelse er utført i forbindelse med en LUB-anvendelse av oppfinnelsen. Den foreliggende oppfinnelse kan også brukes i Logging-under-Tripping. Som fagmenn på området kjenner til, er det vanlig at borkroner slites ut og prosessen med å fjerne en borestreng med sikte på å skifte en borkrone kalles "tripping". Utførelse av målinger under tripping har den ytterligere fordel at ingen boring blir utført, slik at de signaler som mottas av mottakerne av det nærværende loggeverktøy ikke forurenses av borkronegenerert støy.

Selv om ovenstående fremstilling er rettet mot de foretrukne utføringsformer av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være innlysende for fagmenn på området. Det er meningen at alle variasjoner av de medfølgende krav skal omfattes av den ovenstående fremstilling.

Claims (36)

1. En akustisk loggeanordning, omfattende: et vektrør som føres på et borerør i et borehull i en formasjon; og minst ett senderelement anordnet på vektrøret; den akustiske loggeanordning erkarakterisert vedat minst én elektromagnetisk aktivisert aktuator anbragt på vektrøret; og en bøyningsring som er koplet til den minst ene elektromagnetiske aktiviserte aktuator og til det minst ene senderelement, hvori bøyningsringen omformer en forskyvning generert av den elektromagnetisk aktiviserte aktuator til en relatert forskyvning av senderelementet.

2. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat forskyvningen av nevnte ene senderelement genererer et akustisk signal som sendes inn i formasjonen.

3. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den minst ene, elektromagnetisk aktiviserte aktuator omfatter en magnetostriktiv aktuator.

4. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den minst ene, elektromagnetisk aktiviserte aktuator omfatter en elektrostriktiv aktuator.

5. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat senderelementet omfatter et stempel.

6. Akustisk loggeanordning ifølge krav 3, karakterisert vedat den minst ene magnetostriktive aktuator omfatter: et magnetostriktivt materiale; og minst én spole som omgir det magnetostriktive materiale og derved skaper et forutbestemt magnetisk felt i det magnetostriktive materiale når spolen aktiveres og derved virker til at det magnetostriktive materiale dimensjonsmessig endres i en forutbestemt grad og derved forårsaker forskyvningen av den magnetostriktive aktuator.

7. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat forskyvningen av den elektromagnetiske aktiviserte aktuator er hovedsakelig parallell med en vektrørakse og senderelementfor-skyvningen er hovedsakelig vinkelrett på vektrøraksen.

8. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat bøyningsringen omfatter et metallisk materiale.

9. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat bøyningsringen består av en form for å forsterke stempeiforskyvningen i forhold til forskyvningen av den magnetostriktive aktuator.

10. Akustisk loggeanordning ifølge krav 9, karakterisert vedat formen er hovedsakelig flattrykt ved polene.

11. Akustisk loggeanordning ifølge krav 6, karakterisert vedat det magnetostriktive materiale omfatter et sjeldent jordmetallmagnetostriktivt materiale.

12. Akustisk loggeanordning ifølge krav 11, karakterisert vedat det sjeldne jordmetallmagnetostriktive materiale omfatter terbium, dysprosium og jern.

13. Akustisk loggeanordning ifølge krav 6, karakterisert vedat det magnetostriktive materiale omfatter minst én av (i) et nikkelmateriale og (ii) en nikkellegering.

14. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator er anordnet i minst én lomme som er utformet i en ytre overflate på vektrøret.

15. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en sensor som er koplet til bøyningsringen for detektering av forskyvningen av bøyningsringen og generering av et relatert signal.

16. Akustisk loggeanordning ifølge krav 15, karakterisert vedat sensorsignalet brukes av en styreenhet for å styre forskyvningen av den elektromagnetisk aktiviserte aktuator.

17. Akustisk loggeanordning ifølge krav 6, karakterisert vedat den minst ene spole omfatter en flerhet av spoler, idet hver spole av flerheten av spoler er innrettet til å operere over et forskjellig forutbestemt frekvensområde.

18. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat bøyningsringen er innrettet til å resonere ved minst én forutbestemt operasjonsfrekvens for å forbedre forskyvningen av senderelementet.

19. Akustisk loggeanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat minst ett senderelement omfatter et flertall av sendere anordnet omkretsmessig rundt vektrøret.

20. Fremgangsmåte for generering av et akustisk loggesignal omfattende: føring av et vektrør på et borerør inn i et borehull i en formasjon; anordning av minst ett senderelement på vektrøret; fremgangsmåten erkarakterisert vedanordning av minst én elektromagnetisk aktivisert aktuator på vektrøret; kopling av det minst ene senderelement til den minst ene, elektro magnetisk aktiviserte aktuator ved hjelp av en bøyningsring som omformer en forskyvning av en elektromagnetisk aktivisert aktuator til en relatert senderelementforskyvning, og aktivisering av den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator for derved å bevirke en relatert senderelementforskyvning for over-føring av et akustisk signal inn i formasjonen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator omfatter en magnetostriktiv aktuator.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator omfatter en elektrostriktiv aktuator.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat senderelementet omfatter et stempel.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat den minst ene elektromagnetisk aktiviserte aktuator omfatter: et magnetostriktivt materiale; og minst én spole som omgir det magnetostriktive materiale og derved skaper et forutbestemt magnetisk felt i det magnetostriktive materiale når spolen aktiviseres for derved å virke til å forlenge det magnetostriktive materiale i en forutbestemt grad som forårsaker forskyvningen av den magnetostriktive aktuator.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat forskyvningen av den elektromagnetisk aktiviserte aktuator er hovedsakelig parallell med en vektrørakse og senderelementforskyv-ningen er hovedsakelig vinkelrett på vektrøraksen.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat bøyningsringen omfatter et metallisk materiale.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat bøyningsringen omfatter en form for å forsterke stempelforskyvningen i forhold til forskyvningen av den elektromagnetisk aktiviserte aktuator.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert vedat formen er hovedsakelig flattrykt ved polene.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat det magnetostriktive materiale omfatter et sjeldent jordmetall magnetostriktivt materiale.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert vedat det sjeldne jordmetall magnetostriktive materiale omfatter terbium, dyspropsium og jern.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat det magnetostriktive materiale omfatter minst én av (i) et nikkelmateriale og (ii) en nikkellegering.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat den minst ene elektromagnetiske aktiviserte aktuator er anordnet i en lomme som er utformet i en ytre overflate på vektrøret.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat den videre omfatter en sensor som er koplet til bøyningsringen for detektering av forskyvningen av bøyningsringen og generering av et dertil relatert signal.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, karakterisert vedat sensorsignalet brukes av en styreenhet til å styre forskyvningen av den magnetostriktive aktuator.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 33, karakterisert vedat den minst ene spole omfatter en flerhet av spoler, idet hver spole av flerheten av spoler er innrettet til å operere over et forskjellig forutbestemt frekvensområde.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert vedat bøyningsringen er innrettet til å resonere ved minst én forutbestemt operasjons frekvens for å forbedre forskyvningen av stemplet.