NO824262L - Fremgangsmaate og apparat for bestemmelse av tverrgaaende dimensjoner i et broenn-hull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler måling av de innvendige dimensjoner av et. langt hull,, spesielt i en brønn så som en oljebrønn.

Det er kjente apparater for måling av de innvendige dimensjoner av sylindriske rør eller av brønner boret i jorden;

Slike apparater kalles "dimensjons-loggesonder". Disse er spesielt sonder som kan føres gjennom disse rør eller borehull, og er utstyrt med fingre innrettet til å spres ut fra sondens hoveddel til de kommer i kontakt med borehullveggen. Måling av den utspred-ning gir opplysninger om den diameter som skal måles.

Slike apparater blir nå benyttet i uforede borehull for

å sjekke tilstanden av deres vegger, og spesielt for å oppdage uregelmessigheter som kan påvirke logg-målinger oppnådd ved hjelp av sonder som føres i borehullene.

Det er også vanlig praksis å bruke slike apparater til

å sjekke tilstanden av den innvendige vegg i et, rør, så som en stålhylse (foringsrør) som støtter opp borehullveggen, eller et produksjonsrør, konstruert for å føre til overflaten de fluida som blir produsert i en gitt sone av de jordformasjoner som gjen-nomtrenges av brønnen. Disse hylser og rør vil med tiden utset-tes for mange slipe- og korrosjonsfenomener. Overvåkning av deres innvendige dimensjoner gjør det mulig å'sjekke graden av deres slitasje.

Mekaniske loggesonder er imidlertid relativt kompliserte og vanskelige å konstruere når man ønsker å oppnå et stort antall målinger i et hull med liten diameter. De har dessuten ofte den ulempe at deres følere riper veggene i de stålrørene de benyttes i.

Det er også akustiske dimensjonsmåle-innretninger ifølge tidligere kjent teknikk, hvor en transduser montert på sonden sender pulser i retning av borehull-veggen. Ekkoene av disse pulser, reflektert fra veggen, blir detektert enten av den transduser som genererer pulsene eller av en spesiell transduser for mottaking av disse signaler. Tiden mellom utsending av hver puls og mottaking av det tilsvarende ekko gir et mål for avstanden mellom transduseren og borehullveggen. Ved å gjenta lignende målinger rundt sondens akse, f.eks. ved å la en sender/mottaker-transduser rotere om aksen er det mulig å oppnå en mer eller min-, dre nøyaktig registrering av hullets form i henhold til det an tall målinger som blir utført på omkretsen. Ved å føre sonden i lengderetningen er.det mulig å forme et bilde av hullets form over et valgt dybde-intervall.

Slike apparater krever en driv-innretning for å rotere

en relativt komplisert transduser.

De medførerømfintlige konstruksjonsproblemer, spesielt fra et mekanisk standpunkt, når de tenkes benyttet i strenge mil-jøer slik som man møter i oljebrønn-huller, hvor.det ofte hersker ekstreme temperatur- og trykkforhold i medier som dessuten kan være slipende.

Innretninger ifølge tidligere kjent teknikk har også

vært foreslått for måling av minst én tverrgående dimensjon av en borehullvegg i en brønn, ved hjelp av en transduser montert

stasjonært på sonden. Akustiske transdusere konstruert for denne type operasjon er relativt omfangsrike. De omfatter vanligvis en piezoelektrisk skive med en flate konstruert for å sende og motta akustiske signaler. De øvrige flater er dekket med et absorberende materiale for å dempe effekten av de ekkoene som reflekteres av borehullveggen i andre retninger enn sendeflaten. På grunn av deres dimensjoner kan det vanskelig tenkes å bruke sam-' me verktøy med et stort antall slike transdusere for å undersøke borehullets dimensjoner i flere retninger rundt brønnens akse. Dessuten kan ikke slike transdusere, p.g.a. deres størrelse, benyttes i sonder som tenkes ført gjennom produksjonsrør av liten diameter.

I betraktning av disse vanskeligheter er det et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en akustisk fremgangsmåte og et apparat for å måle tverrgående dimensjoner av et hull, spesielt i en brønn, som kan utføres ved hjelp av sonder med liten diameter, istand til å innføres i produksjonsrør i oljebrønner og egnet for store antall målinger.

En fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat en, ved hjelp av en sonde nedsenket i en brønn, kan sende sam-tidige akustiske energipulser i to retninger fra samme transduser hvis avstand fra borehullveggen er forskjellig i de to retninger, ' og ekkoene som reflekteres til transduseren fra borehullveggen som følge av' pulsene som blir sendt i de to retninger blir mottatt i rekkefølge for å oppnå måling av de respektive avstander.

Ifølge en utførelse er disse to retninger motsatte, og rettet langs en linje, i det vesentlige diametrisk i forhold til brøn-nens akse. Summen av avstandsmålingene oppnådd langs de to retninger frembringer et mål for en hulldiameter, og gjør det mulig å følge diametervariasjonene når instrumentet føres i hullets lengderetning. Slike målinger blir fortrinnsvis utført ved hjelp av flere transdusere, orientert i forskjellige retninger rundt brønnens akse.

Et apparat for måling av de tverrgående dimensjoner av

en borehullvegg i en brønn ifølge oppfinnelsen omfatter en langstrakt sonde som kan beveges i lengderetningen i en brønn, og konstruert for å virke sammen med en anordning for å posisjonere sonden i forhold til borehullveggen, og minst én transduser istand til å sende akustiske signaler mot borehullveggen og å motta de signaler som blir reflektert av veggen. Apparatet er spesieltkarakterisert vedat transduseren er istand til å sende de nevnte akustiske signaler i to motsatte tverrgående retninger langs samme linje, og å motta ekkosignalene som blir reflektert fra borehullveggen i de respektive retninger; at transduseren er montert på sonden i henhold til operasjonsstillingen av posisjoneringsanordningen, i en slik stilling at de første ekko som reflekteres fra borehullveggen som følge av de to signaler som ble sendt samtidig i de to retninger, blir mottatt av transduseren til forskjellige tider. Spesielt, i de tilfelle hvor nevnte posisjoneringsanordning er en sentreringsanordning, er transduseren montert i en ikke-sentrert stilling i forhold til sondeaksen. I hvert tilfelle er det arrangert for bruk i sonden av en anordning for å detektere ankomsten av et ekko, og fortrinnsvis to suksessive ekkoer, mottatt av en transduser som følge av en simul-tanemisjon av signaler i de to retninger for å oppnå en måling av transduserens avstand fra borehullveggen i de to retninger. Ifølge en preferert utførelse er det også en anordning som kan analyserere amplituden av ekkoene mottatt fra de motsatte deler av borehullveggen, og dermed frembringe en indikasjon av tilstanden av borehullveggens overflate.

Oppfinnelsen er spesielt basert på den bemerkning at det er mulig å bygge en akustisk transduser som kan sende signaler i to motsatte retninger, og som er mindre omfangsrik enn unidirek-sjonale transdusere som vanligvis blir brukt. En elektro-akustisk transduser omfatter et piezoelektrisk materiale som er koblet til elektroder, og som vibrerer mekanisk når det blir utsatt for en elektrisk oscillasjon med passende spenning. For å oppnå transdusere med tilstrekkelig retningsvirkning, både når det gjelder sending og mottakning, benytter en vanligvis et belegg i absorberende materiale som levner bare en flate av det piezoelektriske materiale udekket for transmisjon i de to retninger av akustiske bølger mellom transduser og det omliggende medium. Men, da det i alminnelighet er vanskelig å oppnå tilstrekkelig dempning av de akustiske bølger som sendes og mottas ved flaten motsatt av den aktive flate, krever dette relativt tykke lav av absorberende materiale, noe som gjør transduseren omfangsrik. Ifølge ett trekk ved oppfinnelsen, er det ikke gjort noe forsøk på å eliminere effekten av akustisk stimulering av denne motsatte flate, og for å skille de ekkoene som blir mottatt av de to motsatte flater på transduseren er den arrangert til å virke i en posisjon som er usymmetrisk i forhold til veggene i det borehull hvor den opererer. Det er således mulig å oppnå en trans-■ duser av små dimensjoner som kan tilpasses sonder av liten diameter. Når forholdene tillater, kan en dessuten utnytte til-stedeværelse av to ekko som følge av hver transduserpuls til å utføre to målinger. Apparatet ifølge oppfinnelsen er ikke bare kompakt, men gjør det dessuten mulig å oppnå en høy informasjons-tetthet. Videre blir ekkoene som mottas av transduseren omformet til signaler som ikke blir særlig påvirket av intern støy i transduseren, ulikt det som skjer i en monodireksjonell transduser hvor' en forsøker å dempe, på en måte som nødvendigvis må være ufullstendig, de signaler som blir sendt og motatt av en av dens flater.

Ifølge en foretrukket utforelse omfatter transduseren en blokk av piezoelektrisk materiale, med to motsatte aktive flater på hver side av blokken, og i det vesentlige parallell med sondens akse. Hver flate er med fordel dekket av en plate, en kvart bølgelengde tykk ved transduserens eksiterings frekvens, for å begrense antallet svingninger som sendes ut som følge av hver eksitasjon av den piezoelektriske blokk.

Ifølge en foretrukket utførelse omfatter soden et flertall slik bidireksjonelle transdusere, hvis orientering er fordelt rundt sonden for å tillate måling av de tverrgående dimensjoner, f.eks. i en hylse, på flere diametere rundt hylsens akse. Disse transdusere kan plasseres over hverandre langs sonden. Sonden kan dessuten utstyres med en referensetransduser, identisk i oppbygning med måletransduserne, og montert til å sende akustiske pulser i to motsatte retninger mot to respektive reflektorer plassert i forskjellige avstander fra denne transduser. Rommet mellom transduseren og hver reflektor er i kontakt med det medium som omgir sonden. Måling av tidsintervallet mellom utsending av en puls fra denne referensetransduser og mottakelsen av det tilsvarende ekko gir således en nøyaktig måling av forplantnings-hastigheten av de akustiske bølger i det medium .hvori sonden er neddykket, ved den frekvens som er valgt for alle transdusere. Den kan også gi et mål for dempningskonstanten av de akustiske bølger i dette medium. Det er fordelaktig å bruke et odde antall transdusere jevnt fordelt over sondens periferi. Sonden blir således innrettet for målinger ikke bare i hylser med stor produksjonsrør. I sistnevnte .tilfelle kan bare det første ekko som mottas av transduseren identifiseres, slik at hver transduser frembringer bare en radiusmåling.

De følgende forklaringer og beskrivelser er av illustre-rende natur, og henviser til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 representerer en sonde ifølge oppfinnelsen i virksomhet i en oljebrønn;

Fig. 2 er en elevasjonstegning av en første utførelse

av instrumentet på fig. 1; Fig. 3 er et snitt langs linjen III - III på fig. 2; Fig. 4 er et snitt langs linjen IV - IV på fig. 2;

Fig. 5a og 5b representerer diagrammer av signalene

som brukes i operasjon av oppfinnelsen;

Fig. 6 er et signaldiagram som. illustrerer en detalj

av forklaringen;

Fig. 7 er et•funksjonsdiagram av målekretsene som utstyrer sonden;

Fig. 8 er et diagram som illustrerer en analyse av det mottatte signals amplitude; Fig. 9 er et mer detaljert kretsdiagram av visse deler av.diagrammet på fig. 7; Fig. 10 er et snitt av en annen utførelse av instrumentet, tatt perpendikulært på sondens akse; Fig. 11 er et delsnitt av annen utførelse, tatt langs linjen XI - XI på fig. 10; Fig. 12 .er en skjematisk representasjon av arrengementet for transduserenheten i den annen utførelse. Fig. 1 viser en sonde 10 som senkes ned i en brønn 11 hvis vegger er foret med en stålhylse 12 over hele dybden. Denne hylse 12 er forbundet med de formasjoner som avgrenser brønnen ved en upåvirkelig cementfylling 14.

Ved sin øvre del av brønnen 11 utstyrt med et brønnhode

15 som har en avstangningsventil (ikke vist) for et produksjons-rør 16 med en diameter vesentlig mindre enn"brønnens 11. Røret 16 går ned i brønnen til en dybde hvor det ringformede interval mellom dets nedre ende 20 og hylsen 12 er stengt ved en plugg eller pakning 18. Det gjør det mulig å lede opp til overflaten de fluida som. produseres av de oljeholdige formasjoner som gjen-nomtrenges av brønnen nedenfor pakningen 18.

Som representert henger sonden 10 i en kabel 22 som løper gjennom røret og brønnhodet 15. Kabelen trekkes tilbake til overflaten over en trinde 26 i retning av en vinsj 26 av en styre-enhet 28 som brukes til å styre måleoperasjonene. Kabelen 22 blir brukt både for mekanisk opphengning og for transmisjon av signaler og energi mellom sonden 10 og styre-enheten 28.

I dette eksempel er sondens ytre diameter omkring 4 3 mm, en verdi som tillater sonden å passere gjennom rør med liten innvendig diameter. Sonden er utstyrt i nærheten av sin øvre og nedre ende, med sentrerings-innretninger 30 og 32 som gjør det mulig å holde sondens akse i det vesentlige konsentrisk med aksen av hylsen 12 under dens bevegelse i brønnen. Ved hver av endene i kontakt med hylsen 12, er sentreringsarmene 30 og 32 utstyrt med en rulle 35 som kan fremstilles av et gummiaktig materiale for å unngå riping av hylsen 12 og røret 16 når sonden

10 beveger seg vertikalt i brønnen 11.

Setreringsarmene 30 og 32 er belastet med fjærer (ikke vist) som søker å spre dem utover fra sonden og å legge rullene 35 an mot veggene i brønnen 11. Stivheten av fjørene og antallet armer blir bestemt for å holde en eventuell desentrering av armene i forhold til brønnens senterlinje, f.eks. når brønnen er skrå

i forhold til en vertika 1 lin je , innenfor spesifiserte toleranse-grenser. Antallet armer kan være f.eks. fire eller seks avhengig av bruksforholdene.

I tillegg til sentreringsarmene 30 og 32, ikke vist på fig. 2, omfatter sonden 10, alene eller i kombinasjon med andre loggeinnretninger i brønnen, en akustisk loggemodul 40 som omfatter ni elektro-akustiske transdusere 42-^til 42^, overlagret i en konfigurasjon som skal forklares i mer detalj nedenfor.

Ovenfor modulen 40 er det montert en referansemodul 44, konstruert for å måle hastigheten av de akustiske bølger i brøn-nen 11. Sonden 10 er ved sin øvre ende terminert ved en signal-behandlings-elektronikkapsel 46, festet direkte til et hode 48 for å koble sonden 10 til kabelen 22.

Fig. 3 representerer et tverrsnitt, på nivå med transduseren 42^, av sonden 10 som antas å være sentrert i forhold til den innvendige vegg 50 av hylsen 12. Sonde-hoveddelen 52

er gjennomskåret av en passasje 54^av rektangulært lengde-

snitt, med større høyde enn bredde. Dimensjonene i dette eksempel er ca 25 mm i høyde (se dim. h på fig. 2) og 15 mm i bredde (dim.<_>1på fig. 3) . Passasjen 54 leder ut til to diametralt motsatte åpninger 55^og 56^i ytre vegg av sonde-hoveddelen 52.

Inne i passasjen 54^er det montert en piezoelektrisk transduser 42^som omfatter hovedsakelig den rektangulære keramikk-blokk 59 ( fig. 3 ) med høyde h og bredde 1_, dekket på hver ende-flate 60 og 61 med et metallbelegg. Metallbeleggene er forbundet med ledere (ikke vist) for piezoelektrisk eksitering av blokken ved påtrykning av elektriske spenningspulser. De metalliserte platene 60 og 61 er dekket med epoksyresin-beleggene, henholdsvis 62 og 63, hvis tykkelsen er bestemt slik at de er lik 1/4 av bølgelengden i dette materialet av det akustiske signal som genereres av den piezoelektriske keramikk-blokk 59 når den blir eksitert f.eks. med et 500 kHz elektrisk spennings-signal. Beleggene 62 og 6 3 virker som kvartbølge-plater som har den effekt at de forårsaker en relativt skarp ende på hver børst av akustiske svingninger sendt ut fra flatene 60 og 61 av blokken 59 under påvirkning av et kortvarig eksiteringssignal ved den indikerte frekvens for å sende en tilsvarende energipuls.inn i mediet omkring sonden 52, og hvori er neddykket de ytre flater av transduseren 42^.

Blokken 59's plan er parallelt med aksen 6 5 for sonde-hoveddelen 52 og perpendikulært med retningen av passasjen 54-^. Transduseren 42-^, hvis totale tykkelse er omkring 6 millimeter,

er montert i en posisjon som er désentrert i forhold til aksen 65 med en avstand e på omkring 12,5 mm.

Transduseren 42^ er symmetrisk fra geometriske og elektriske standpunkter. Verdien av desentreringen e er bestemt slik at ekkoene som mottas av transduseren som følge av en puls sendt ut i de tp motsatte retninger av transduserens endeflater, blir mottatt ved tidspunkter som ligger tilstrekkelig langt fra hverandre til at signalene kan nøyaktig detekteres av transduseren og den tilhørende elektronikk.

Transduseren 42-^til 42g (fig. ,2) er montert eksentrisk

i ni passasjer 54^til 54g, som alle er identiske, og hvis vinkel-messig orientering rundt sondeaksen er adskilt med 40 grader i forhold til hverandre. Hver ay transduserne gjør det mulig, ved å detektere de forskjellige returtider av de to ekkoer som følge av hver utsendte puls, å oppnå målinger av de tverrgående dimensjoner av brønnen på ni diametere med en vinkelvariasjon på

40 grader.

Som representert på fig. 2 er åpningene 55-^, 552, 55^

som svarer til passasjene 54-^til 54^ , overlagret i sonden, plassert langs en første spiral i ytre vegg av sondehoveddelen 52, mens de motsatte åpninger 65 er plassert langs en annen spiral plassert 180 grader fra den første. Passasjene 54^ til 54^er omkring 50 mm fra hverandre i aksiell retning, og den totale høyde av målemodulen 40 er således omkring 45 cm.

Referensemodulen 44 omfatter et aksielt spor 70 anordnet

i modul-hoveddelen 53 (fig. 4) og avgrenset av respektive vegger 71 og 72 i langsgående plan på begge sider av sondens akse. En symmetrisk transduser 75, identisk i oppbygning med transduserne 42-^til 42^ er montert mellom veggene 71 og 72 slik at dens aktive flater er perpendikulære med sondens aksel og plassert i ulike avstander, henholdsvis x~og x-^fra de langsgående endevegger 76 og 78 av sporet 70. Disse veggene 76 og 78 er laget av et materiale som reflekterer de akustiske bølger sendt ut av transduseren 75, slik at hver puls som. sendes av denne transduser resulterer i to ekko, mottatt med et tidsinterval som er propor-sjonalt med forskjellen mellom avstandene x, og x2 • Måling av dette tidsinterval muliggjør en nøyaktig bestemmelse av de akustiske bølgers hastighet i den væske som fyller brønnen, og hvori er neddykket transduseren 75 og reflektorene 76 og 78 i det langsgående spor 70, såvel som av dempningskonstanten. I dette eksempel er avstandene x-^ ogX2valgt lik 45 mm og 75 mm, som tilsvarer en tur-retur transmisjonstid på henholdsvis 60 mikrosekunder og 100 mikrosekunder i en væske så som vann, og dette utgjør de typiske verdier for de øvrige transdusere 42^_g.

Total høyde av referansemodulen 44 er således ca. 15 centimeter. Total lengde av enheten bestående av modulene 40

og 44 er dermed'ca. 60 cm. Dette frembringer derfor et verktøy som ikke bare har små tverrgående dimensjoner, men som også

har relativt liten lengde.

I modul-hoveddelene 52 og 53 er passasjene 54 og det langsgående spor 70 gjennomskåret av kanalene 52' og 53', hvori er plassert lederne som forbinder transduserne 42^til 42g med elektronikk-kapselen 46.

Den generelle vrikemåte er som følger:

Transduserne 42^ til 42g blir suksessivt forsynt med eksiterings-pulser. Klokkepulser, sendt med en frekvens på 10 MHz, blir talt fra tidpunktet TQav eksiteringspulsen for hver transduser 42 (fig. 5a og 5b). Hver transduser 42 sender to summetriske pulser som forplanter seg i motsatte retninger mot veggene av hylsen 50 og blir, etter refleksjon, detektert av transduseren ved tidspunktene henholdsvis og T2, skilt med et i.nterval AT som er omtrent lik fire ganger den tid det tar de akustiske bølgene å tilbake- legge avstanden e, som er lik transdusernes desentreringsavstand. Fig. 5a viser det første ekko 81, mottatt ved tidspunktet TQ av transduseren 42^, som kommer fra nærmeste brønnvegg-del 50. Fig. 5b representerer det første ekko 82 som kommer fra den fjerneste del av veggen. Hvert av de mottatte signaler 81, 82 består av en rekke meget raske svingninger av kort (men ikke ubetydelig) varighet, og hvis amplitude, etter å ha gjennomgått en plutselig økning, avtar på grunn av påvirkningen av den respektive kvart-bølgeplate.

Deteksjon av tidspunktene T, og T2blir utført som illustrert på fig. 6 ved å detektere den første passering av en ter-, skelverdi, symbolisert ved den brutte linje 83, av hvert oscil-lerende signal 81 og 82 mottatt av elektronikken 46 fra transduseren (punktet 84 på signalets bølgeform) og ved å notere det antall pulser som blir tellet-ved den følgende null-passering av bølgeformen illustrert ved punkt '85 på fig. 6. I tillegg blir amplituden av ekkoene målt for å oppnå en indikasjon av overflatetilstanden.av den vegg som reflekterer ekkoet. Denne indikasjon blir gitt ved det forsterkningsnivå som er nødvendig for å holde signalene 81 og 82 etter forsterkningene innenfor et gitt amplitudeområde. Det signal som mottas fra den fjerneste vegg i brønnen blir vanligvis forsterket mest, siden signalet har gått en lengre distanse og undergått større dempning. Disse funksjonene blir utført av elektronikk-kapselen 46 (fig. 7)

hvor lederne 100^til IOO^q fra de ni transduserne 42-^til 42g og fra transduseren 75 er forbundet, på en side med utgangen av en sender 102-^til 102-^g, og på den annen side med en inngang 104^til 104^q av en multiplekserkrets 105. Senderne 102^ til 102^q blir styrt av de respektive utganger 106^til 106^ q av en demultiplekserkrets 107 hvis styringsinngang 108 er istand til å motta pulser fra avfyringskontrollutgangen 109 av en styringslogikk-krets 110. Demultiplekserkretsen 107 er innrettet til å foreta fordelingen av avfyringspulsen til senderne 102^-102-^ifølge informasjon sendt til adresseinngangen 112 av en adresser-ingsbuss 114 forbundet med en adresseringsport 115 på styringslogikk-kretsen 110. Porten 115 er også forbundet med en adresse-inngang 116 på multiplekserkretsen 105 for å styre transmisjonen over utgangen 118 på multiplekserkretsen av de signaler som finnes

på en avvinngangene 104^ - 104-^q som blir utpekt av adresserings-signalet. Styringslogikk-kretsen 110 er en sekvenseringskrets forbundet for syklisk å adressere alle transduserne (skjematisk merket TR^- TR^q på fig. 7) ved hjelp av demultiplekserkretsen 107 og multiplekserkretsen 105.

Før hver transdusers avfyringspuls blir multiplekserkretsen 105 og demultiplekserkretsen 107 innstilt av et identisk adresseringssignal, henholdsvis på inngangene 104-^ og 106-^, tilsvarende samme transduser 42^. Avfyringspulsen er et igangsettings-logikksignal med en varighet på ca. 1 mikrosekund og sendt hvert millisekund. Pulsene blir sendt av demultiplekserkretsen 107

for å eksitere en av senderne 102^. Hver sender omfatter en puls-krets som opererer på en frekvens av 500 kHz slik at den kan levere, som svar på styrepulsen, en bipolær elektrisk spenningspuls med en varighet på 2 mikrosek. og ca. 400 volt p-p. Denne spenning eksiterer den tilsvarende piezoelektriske transduser TR^som sender en puls av akustisk energi inn i mediet som omgir sonden. Utgangen 109 av styreingslogikk-kretsen 110 er også forbundet med e;n inhibitor-inngang 119 på multiplekserkretsen 105 gjennom en tidskontrollkrets 120. Det er således intet signal på utgangen 118 av denne multiplekserkrets under varigheten av avfyringspulsen og under en tilleggsperiode på noen få mikrosekunder etter den første perioden, for å hindre mottaking av transmisjonsstøy. Ved slutten av denne inhibisjonsperiode sender multiplekserkretsen 105 til utgangen 118 signaler som blir sent av transduseren TR^på korresponderende inngang 104. Utgangen 118 av multiplekserkretsen 105 er forbundet med inngangen av en variabel forsterker 130 som omfatter tre seriekoblede forsterkertrinn hvis forsterkning er variabel med diskrete verdier. Det første trinn 132 omfatter f.eks. forsterkningsverdier, henholdsvis 0 og 30 dB. Annet trinn 134 er variabelt i fem verdier, henholdsvis 0,6,12,18 og 24 dB. Forsterkningen av tredje trinn 136 er variabelt i trinn på 1,5 dB mellom 0 og 4,5 dB. Forsterkningen av forsterkeren 130 er således variabel i trinn på 1,5 dB over et området fra 0 til 58,5 dB. Disse forsterkningsverider blir styrt av utgangene på en dekoderkrets 133 som dekoder et digitalt signalsett på en multibit-inngang 138 av forsterkeren 130 gjennom en forbindelse 135 fra forsterknings-kontrollkretsen 140 hvis funksjon skal forklares nedenfor.

Utgangen 139 av forsterkeren 130 er forbundet med inngangen av en terskel- og nullpasseringsdetektor 142 som omfatter to sammenligningskretser startet suksessivt ved passering av tersklene 8 3 og 0 på fig. 6. Signalet som kommer opp på detektorens utgang 144 ved null-passeringspunktet 85 av utgangssignalet fra forsterkeren 130 blir behandlet av en deteksjon-, telling- og transmisjonskrets 150 som skal forklares nedenfor og som mottar pulsene fra klokkekretsen 152 ved 10 MHz og som også er forbundet med en tidskontrollinngang 151 av styringslogikk-kretsen 110. Utgangen 139 av forsterkeren 130 er også forbundet med inngangen av en detektorkrets for amplitudeforandringer 160, i stand til å levere ét signal på en inngang 162 av kretsen.140 når amplituden av det mottatte signal har overskredet et nivå L2 (fig. 8) og et signal på en inngang 164 på forsterkningskontrollkretsen 140

når det mottatte signal 155 ikke har overskredet et nedre nivå

LI (fig. 8), og forholdet mellom de to nivåene L2 og Li er 1,5 dB.

Kretsen 140 omfatter en registerkrets (ikke vist), som frembringer en fire-bit inngang 165 av kretsen 140 forbundet med en forsterkningsbuss 167. Sistnevnte gjør det mulig å overføre til dette register, fra en lokalitet i hukommelsen 168 adressert på en fire-bit inngang 169 gjennom adresseporten 115 på styringslogikk-kretsen 110, en forsterkningsverdi lagret i hukommelsen under den forutgående operasjonssyklus av transduseren TR^i et hukommelsessted hvis adresse tilsvarer denne transduser. Ved av fyring av transduseren TR^starter styringslogikk-kretsen 110, ved å tilføre utgangssignalet 109 på en inngang 271 av kretsen 140 (vist på fig. 9), overføring av en f orsterkningsverdi G-^, lagret i hukommelsen for denne transduser, inn i forsterker-registeret av kretsen 140. Multibit-utgangen av registerkretsen stiller forsterkningsgrad av forsterkeren 130 gjennom forbindelsen 135. Med en ende -av et ekkosignal detektert ved utgangen av sistnevnte som' skal forklares nedenfor, blir verdien i dette register inkrementert i respons på et signal på inngangen 164 eller dekrementert i respons på et signal på inngangen 164 for å modifisere forsterkningen av forsterkeren 130 i tilsvarende retning, f.eks. ved hjelp av en addisjonskrets eller ved å laste inn forsterkningsverdien i en opp/ned-teller hvis opp/ned-teller-innganger er under styring av inngangene 162 og 164. Den nye verdi av forsterkningsfatoren G, lagret i hukommelsen 168 ved bussen 167 blir sendt av sistnevnte til inngangen av deteksjon-, telling-og transmisjonskretsen 150. Forsterkningsgraden av forsterkeren 130 blir således stilt for hver avfyrt transduser i henhold til den verdi den hadde ved forutgående avfyring av denne transduser.

Den samme operasjon for å stille en forsterkningsgrad lagret i hukommelse blir satt igang av det første ekko detektert av transduseren TR^mens den venter på neste ekko.

En annen forsterkningsgrad G2, bestemt etter mottakelse av ekkoet blir lagret i hukommelsen 168 i en annen posisjon bestemt for transduseren TR..

i-

En mer detaljert beskrivelse skal nå gis av deteksjons-,-telling-, og transmisjonskretsen 150 med dens virkemåte under avfyring av transduseren TR^ ved styringskrets.en 110, med referanse til fig. 9, hvor multiplekser- og demultiplekserkretsene 105 og 107 er utelatt. Ved tidspunktet T , som svarer til avfyring av transduseren TR^ blir en tellerkrets 170 som mottar pulser fra klokkekretsen 152 på en tellerinngang 171, startet av et signal på inngangen 172 fra styringslogikk-kretsen 110. Når et første ekko 81 (fig. 5a) blir mottatt av transduseren TR^og sendt av forsterkeren 130, gjenererer terskel- og nullpasserings-detektorkretsen 142, på sin utgang 144, et signal som forårsaker et skifte i en D-type flip-flop-krets 175, til inngangen 176 hvormed den er forbundet, slik at utgangen 177 av flip-flop-kretsen skifter fra 0 til 1, og tilfører, gjennom en inverterings-krets 200 et- blokeringssignal til en inngang 179 av en OG-port 180 hvis andre inngang mottar direkte pulsen fra utgangen 144. Dette genererer like før blokkering av OG-porten 180, et kortvarig signal ved utgangen av sistnevnte, som starter en øyeblikkelig innlesning av innholdet av tellerkretsen 170 inn i en buffer/ registerkrets 182 ved en multibit-link 183, som setter igang lese-inngangen 184 av registeret. På samme tid blir det korte signalet fra OG-porten 180 tilført tilbakestillingsinngangen 185 av tellerkretsen 170 som, fremdeles forsynt med pulser fra klokkekretsen 152, begynner å telle igjen fra null.

Ekkoet 81, forsterket ved utgangen av forsterkeren 130 med forsterkningsfaktor G^, hittil lagret i hukommelsen 168 som forste ekko mottatt av transduseren TR^ under dennes avfyring, som forklart tidligere, blir analysert av amplitude-detektor-kretsen 16 0. Denne innretning omfatter en første terskeldetektor eller nivå-sammenligningskrets Li, 191, som starter en flip-flop-krets 192 om terskelen LI blir passert, og en annen sammenligningskrets 19 3 som starter flip-flop-kretsen når terskelen L2 blir passert. Inverteringsutgangen av flip-flop-kretsen 192 er forbundet med inngangen 164, og den direkte utgangen av flip-flop-kretsen 191 er forbundet med inngangen 162 av forsterknings-kontrollkretsen 140. Etter en tid T, + P (fig. 5a og 5b) tilsvarende et forutbestemt tellenivå av tellerkretsen 170 etter denne tilbakestilling av OG-porten 180, utfører forsterknings-kontrollkretsen 140 en ikrementering eller dekrementering av forsterkningen, eller lar den bli uendret, avhengig av de signaler som er tilstede på inngangene 162 og 164 under styring av et signal som kommer fra dekoder-utgangen 302 av tellerkretsen, og tilføres, gjennom en ELLER-port 304 og en synkroniserings-krets 300 til en inngang 195 av forsterkningskontrollkretsen 140. Tiden P er valgt slik at denne forsterkningsverdi-modifikasjon finner sted så snart maksimum deviasjon av første ekko er passert.

Den numeriske verdi av forsterkningsfaktoren G-^således oppnådd blir plassert i en posisjon i hukommelsen 168 som tilsvarer første puls detektert av transduseren TF^. Forsterkningsverdien G^blir også sendt inn i en posisjon av buffer/register-kretsen 182, sammen med tillerverdien som tilsvarer tiden T^og forsterkningsfaktoren G1er overført til buffer-hukommelsen 182 blir det lastet inn i et "først inn - forst ut" register 220 gjennom en multibit-link 22 3. Dette register er forbundet med en telemetri-krets 230 for en ord-for-ord transmisjon av målinger utført etter avfyring av hver transduser TR^-TR^q. Telemetri-kretsen 230 sender disse målinger over kabelen 22 til overflaten.

Hukommelsen 168 har to lagrings-steder for hver transduser TR^, en for lagring av forsterkningsverdier G^tilsvarende det første ekko mottatt etter en avfyring og det andre for verdier G_ av det neste ekko.. I tillegg til firebit-adresseringen av sin inngang 169, omfatter denne hukommelse en inngang 189, styrt i respons til utgangen Q 177 av flip-flop-kretsen 175 gjennom synkroniseringskretsen 305. Signalet tilstede.på denne inngang, avhengig av om det er logikk-nivå 1 eller 0, om den første puls er mottatt eller ikke. Følgelig spiller inngangen 198 rollen som en femte adresseringsbit for de posisjoner i hukommelsen 168 bestemt for hver transduser av adressebussen 169. Denne tilleggs-bit bestemmer posisjonene tilsvarende forsterknings-faktorene og G2ifølge deteksjon av første puls ved flip-flop-kretsen 175.

Synkroniseringskretsen 300 starter omjusterings-operasjonen for forsterknin<g>s faktoren G^ved å sende et signal, til inngangen 195 av forsterknings-kontrollkretsen 140 så snar utgangen 302 av tellerkretsen 170 har indikert slutten på en peri-ode p etter første tilbakestilling av tellerkretsen, og styrer så overføringen av den nye verdi G^til den tilsvarende hukommel-sesposisjon for første puls mottatt av transduseren TR^.

Ved slutten av et kort tidsinterval etter denne lagring

i hukommelsen, påtrykker kretsen 300 logikk-nivået 1 på inngangen av hukommelsen i respons til utgangssignalet Q 177 tilstede på dens inngang 30 5. Den trekker så ut forsterkningsverdien G2, tidligere lagret i hukommelsen for annet ekko 82 som blir over-ført av bussen 167 til registeret i kretsen 140. Etter et kort tidsinterval som følger T^+p blir forsterkningene av forsterkeren 130 stilt til en passende verdi for mottakelsen av det neste ekko 82 (fig. 5b). Denne verdi er normalt høyere p.g.a. den større dempning som den akustiske puls har vært gjenstand for under sin rundtur til veggområdet fjernest fra transduseren TR^.

Tidspunktet T2for ankomst av ekkoet som mottas på annen flate av transduseren TR^blir detektert av terskel- og null-„ passeringsdetetktoren 142. Utgangen av OG-porten 202 påtrykker et tellings-stoppesignal på en inngang 204 på tellerkretsen 170. Det nivå som er nådd av tellerkretsen svarer til tidsintervallet AT mellom tidspunktene T^og T2.

Signalet på inngangen 204 av tellerkretsen starter også en teller i styringslogikk-kretsen 110 (inngang 206) som, etter en.tid q, genererer en beregning av den forsterkningsgrad som tilsvarer ekkoet 82 ved å påtrykke et signal fra sin utgang 270 på ELLER-porten 304 som starter operasjonen av kretsene 300 og 140. Forsterkningsverdien G2som tilsvarer dette annet ekko blir rejustert på lagret i hukommelsen igjen i den tilsvarende adresse.

Etter tiden T2+q sørger en utgang 211 av styringslogikk-kretsen 110, forbundet med styringsinngangen 184 av buffer- hukommelsen 182 ved en ELLER-port 212, for lasting i denne hukommelse av den verdi som er oppnådd av tellerkretsen 170 ved slutten av tiden T2, og av forsterkningen G^lagret i hukommelsen. Disse verdier blir så etter tur registrert i første inn-først ut-hukommelsen 220 så snart et tilgjengelighets-signal kommer opp på en linje 22 3. Først inn-først ut-hukommelsen 220 sender .informasjonen til telemetrikretsen 230 i synkronisasjon med operasjon av styringslogikk-kretsen 110. Korrespondansen mellom signalene mottatt på overflaten og avfyringen av transduserne er en følge av den rekkefølge hvori informasjonen blir trukket ut av hukommelsen 220. Det er således nødvendig å laste hukommelsen med et ord som skal sendes av telemetri - systemet

selv om p.g.a. et uhell, kretsen 46 istedenfor å detektere 2 signaler bare detekterer ett eller inetet. For dette formål

er anordnet to D-type flip-flop-kretser 240 og 241 koblet i serie ved utgangen 144 av terskel- og nullpasseringsdetektoren 142. Deres utgang Q er koblet tilbake med deres inngang D. Klokke-kretsinngangen 242 av flip-flop-kretsen 240 er forbundet med utgangen 144. Utgangen Q244 av flip-flop-kretsen 240 er forbundet men klokke-inngangen C245 av flip-flop-kretsen 241. Hvis intet ekko er detektert etter avfyringen av en transduser, blir utgangene Q244 og Q246 av flip-flop-kretsene 240 og 241 begge stående med null. Hvis bare ett ekko er blitt mottatt, blir bare utgangen Q244 i 1-stilling. Hvis to ekko er blitt mottatt, blir bare utgangen Q246 i 1-stilling.

Styringslogikk-kretsen mottar signalene fra utgangene Q244 og Q246 av flip-flop-kretsene 240 og 241. Ved slutten av en operasjonssyklus av. logikk-kretsen i forhold til en av transduserne TR^, er logikk-kretsen programmert til å kontrollere at to pulser er.blitt mottatt. Hvis disse utgangene indikerer at bare en puls er blitt mottatt, forårsaker logikk-kretsen 110 en tilbakestilling av bufferkretsen 182 gjennom en inngang 213 og en øyeblikkelig innlastning av et null-ord fra dette register i først inn-først ut-registeret 200 ved styring av en overføringsinngang 221 av dette register.

Hvis tilstanden av utgangene 244 og 246 indikerer at intet ekko er blitt mottatt under en syklus etter avfyring av en transduser TR^, blir tilbakestillingen av bufferkretsen 182 av inngangen 213 fulgt av to suksessive pulser på inngangen 221 for suksessiv

innlesning av to null-ord i registeret 220.

For å tillate presis deteksjon.av tidspunktene T^ og T^,

er det viktig at de respektive ekko ikke overlapper. Verdien av transdusernes desentreringsavstand e i forhold til sonde-aksen er således valgt i henhold til den maksimale varighet av ekko slik som 81 og 82. I tillegg tas i betraktning toleransen ved sentreringen av sonden 10 i brønnen. Feilsentreringen kan nå verdier som ikke nødvendigvis er utbetydelige, f.eks. i skjeve eller hellende brønner. Tilstrekkelig feilsentrering kunne faktisk bringe lengde-aksen av transduseren 42 så nær brønnens akse at ekkoene 81 og 82 overlapper m.h.t. tid, og dermed umulig-gjøre deteksjon av tidspunktet T2. -I praksis, med den indikerte desentrering på 12,5 mm, er det mulig å oppnå tilfredsstillende resultater på 5 mm og tilmed 8 mm i verktøyets sentrering. Kjente sentrerings-innretninger for verktøy av relativt små dimensjoner, slik som det beskrevne, gjør det mulig å holde sentreringsfeil innenfor disse toleranser.

Verdien av desentreringsavstanden e påvirker også mini-mumsdiameteren av de hylser som kan måles med en sonde ifølge oppfinnelsen. Hver puls som sendes ut av transduseren 42 blir faktisk fulgt, ikke av ett enkelt ekko, men av en rekke ekko fra suksessive refleksjoner av den akustiske puls sendt mellom veggen og transduseren. Det første ekko 81 som mottas fra nærmeste vegg-del av hylsen 56 blir således fulgt av et annet ekko 86 (fig. 5a) hvis amplitude blir dampet i forhold til amplituden av ekkoet 81, og som er skilt fra det med et tidsinterval lik transitt-tiden for akustikk-bølgene mellom transduseren og nærmeste vegg. Hvis diameteren av hylsen 56 er liten nok kan dette tidsinterval bli mindre enn tidsintervallet AT, dvs. at annet ekko fra nærmeste punkt i hylsen blir mottatt før første ekko fra fjerneste vegg.

Med de indikerte verdier for desentrering, og de væsker en normalt finner i oljeproduksjonsbrønner, kan ikke denne situasjon oppstå med de minste rørdiametere, nemlig 4,5" eller 110 mm.

Når apparatet brukes i hylser med stor diameter, er det ikke noe problem med overlapping av ekko fra de to veggene. De akustiske signaler gjennomgår selvfølgelig dempning som øker når avstanden øker. I praksis vil en sonde med de beskrevne transdusere gjøre det mulig å måle hylse-diametere så store som 9 5/8" eller 230 mm. Målingen av tidsintervallene T-^Qg T2~Tj_inneholder opplysninger om de respektive avstander fra hver transduser 42 til de soner av hylseveggen som er plassert foran de motsatte flater av transduseren. Når sonden er riktig sentrert i forhold til hylsens akse gjør summen av disse avstander det mulig å beregne et mål av hylsens diameter i henhold til orienteringsaksen av åpningen 54 hvori transduseren er plassert.

Referansemodulen 44 gjør det mulig å oppnå en måling

av forplantnings-hastigheten av de akustiske bølger i de aktu-elle fluida og å korrigere de systematiske feil i målingen av den spesifikke forplantningstid for transduserne. Som sett tidligere blir den startet periodisk av styringslogikk-kretsen 110 og det målte tellenivå som tilsvarer tidsintervallene T| og T^-T^ som definerer mottakelsen av ekkoene reflektert av reflektorene 78

og 76. Disse verdier blir sendt av telemetri-kretsen 230 til overflateinstallasjonen, hvor en måling av forplantningshastigheten V kan i henhold til ligningen:

Videre, hvis det antas at e er den systematiske feil påtrykt passeringstiden for den akustiske bølge av transitt-tiden i selve transduseren, og spesielt i kvartbølge-platene 62 og 63, er det mulig å måle denne systematiske feil fra en tilling av tiden Ti som skiller ut mottakelsen av det annet ekko tilsvarende den største avstand X2i henhold til formelen e kan variere, spesielt med temperaturen, som en funksjon av de tilsvarende variasjoner i transitt-tiden i kvartbølge-platene som en funksjon av dette parameter. Likeledes, variasjonen e tar i betraktning visse feil ved behanslings-elektronikken som påvirker behanslingen av signalene som kommer fra elle transduserne, så som, f.eks., forskjellen mellom starten av tellingen og avfyrings-øyeblikket. Målingen e gjør det således mulig, for hver måling av tidene og T2oppnådd på overflaten fra hver av transduserne, å korrigere den tilsvarende avstandsmåling. Diameteren D av hylsen 50 kan bereges fra transitt-tidene T, og T2som kommer fra transduseren 42^ ved ligningen:

hvor X^, X2, T|, T2allerede er definert i forbindelse med referansetransduseren,

d er tykkelsen av referansetransduseren,

AT er lik X--X, og

o 2 1 r

AT 'er lik T'-T'.

o 2 1

Målingene av forsterkningsfaktorene og G2blir sendt til overflaten av telemetri-kretsen 2 30 sammen med de respektive målinger av tidsintervallene T, og (T2~T^) for hver transduser. Denne forsterkningsinformasjon er et direkte resultat av ampli-tudemålinger av ekko derektent suksessivt etter avfyring av hver transduser. Denne forsterkningsinformasjon blir behandlet på overflaten, og indikerer graden av reflektivitet på innerveggen av.den målte hylse, og dermed dens overflatetilstand. Forsterk-ningsverdiene reflektert ved overflaten for referansetransduseren 75 gir også en indikeasjon av dempningen som påvirker bølgende p.g.a..forplantningen i den væske hvori verktøyet er neddykket,

og gjør det dermed mulig å kalibrere målingene frembragt ved G^

og G2. I henhold til transduserens relative posisjon på sonden, som følger med de tilsvarende målinger, utfører behanslingsenheten på overflaten en rekalibrering av målingene mottatt på en enkelt dybdeskala i samsvar med transduseren 42's posisjon i lengderetningen langs sonden.

I det tilfelle hvor hver av de ni transdusere 42 i modulen 40 leverer to tidsindikasjoner som tilsvarer måling av avstander til hylseveggen, muliggjør behanslingsenheten 28 på overflaten registrering, for dybdenivåer tilsvarende hver gruppe av målinger, en respektiv diameterverdi som kan fremvises på en passende måte, f.eks. i form av en grafisk fremstilling, med eller uten behansling av de ni suksessive diametermålinger som kommer fra de ni transdusere 42 under en avfyringssyklus.

Mellom-behandling gjør det også mulig å vise, som en funksjon av dybde, verdier for minimum, maksimum og gjennomsnit-tlig diametere. Endelig, om nødvendig kan visuell informasjon blir frembragt fra informasjon levert av den automatiske for-sterkningskontrollkrets.

Som et eksempel med sonden 10 løftet i brønnen med en hastighet på 30 cm/sek. og en suksessiv avfyringsfrekvens på

500 pulser/sek., som tilsvarer eksitering av transduseren hver annet mullisekund, blir de ni diametermålinger oppnådd med. dybdeinterval på 6 mm, med muligheter for reduksjon av dette interval ved å senke sondens hastighet når den passerer en sone

av spesiell interesse.

Den definerte sonden gjør det dermed mulig å oppnå en

høy tetthet av tverrgående dimensjonsmålinger over hele periferien av hylsen, med en oppløsning på 1/10 millimeter tilsvarende en klokkefrekvens på 10 MHz, som gir en presisjon på ca. 0,3 mm for hver måling.

De oppnådde målinger er meget lokaliserte, og har den fordel at de kan utføres ved hjelp av et verktøy med liten diameter som ikke krever kontakt med brørinveggen for måling, ulikt de mekaniske verktøy som vanligvis involverer en risiko for riping av rørene som måles.

Det beskrevne apparat tilbyr også den fordel at det frembringer målinger av praktisk verdi selv i det tilfelle hvor diameteren av det undersøkte hull er for liten til å tillate tilfredsstillende mottakning av ekko fra den fjerneste vegg på grunn av dobbeltrefleksjoner på nærmeste vegg. Dette er spesielt tilfelle med det beskrevne apparat når det.er ønskelig å benytte det for intern'kontroll, ikke av hylsen, men av selve produksjons-røret. Ved å utføre målinger av transitt-tiden som tilsvarer mottakelsen av første puls (tid T-^) etter hver avfyring av en transduser, oppnår en faktisk ni radiusmålinger, jevnt fordelt rundt produksjonsrørets akse for hver avfyringssyklus. Disse ni målingene blir utført innenfor en liten diameter, og apparatet gir utmerket presisjon. De representerer en betydelig mengde informasjon om rørenes innvendige tilstand, og det er dermed mulig å utsette eller unngå inspeksjon på overflaten, noe som ville gjøre det nød-

vendig å heise røret opp og å demontere hvert rør-element.

I denne forbindelse er valget av et odde antall transdusere gunstig fordi det gjør det mulig å oppnå målinger av radier jevnt fordelt rundt hylsen eller produksjonsrøret, selv om hver transduser frembringer bare en radiusmåling.

Med et ujevnt antall 2p+l transdusere, er det faktisk mulig å oppnå et tilfredsstillende estimat av den annen radiusmåling (ikke direkte tilgjengelig) for en gitt transduser i rekke i fra de radiene som blir målt av de to transduserne av de respektive rekker i + p mdd. (2p+l) og i + p + 1 mod (2+1).

For dette er det tilstrekkelig å beregne gjennomsnittet av disse to radier og å legge til den avstand som angår transduserens desentrering.

Fig.. 10 viser et snitt i likhet med fig. 3 av en del av

en annen foretrukket utførelse. Unntatt som forklart nedenfor er den annen utførelse identisk med den som er beskrevet ovenfor. Snittet er ved nivået av transduseren 342^av sonden 10. En sonde-hoveddel er helt gjennomskåret av en passasje 354^, hvis høyde er større enn bredden.. Passasjen 354-^har utadgående vegger som leder til to diametralt motsatte porter 355-^og 356-^i den ytre vegg av sonde-hoveddelen 352. Disse veggene skrår utover (som illustrert) fra transduseren mot porten 355-^med en vinkel a i forhold til en diametrisk linje XI - XI på fig. 10 og med en vinkel ^ i forhold til en tverrgående linje X - X på fig. 11. Likeledes skrår veggene utover fra transduseren mot port 356-^med en vinkel 3 i forhold til linjen XI - XI og med en vinkel 6 i forhold til linjen X-XQ. Transduseren 3421(identisk i konstruksjon med transduseren 42-^ beskrevet ovenfor) er montert i passasjen 354^ og har metallbelegg på sine flater 360, 361, dekket med epok-sybeleggene 362, 36 3. Planet for keramikkblokk 359 er parallelt med sondens lengdeakse og perpendikulært med retningen av passasjen 354^. Transduseren 342-^er desentrert fra aksen 365 med en avstand e, og blir holdt på plass i sondehoveddelen 352 av en hette 406 som danner veggen av passasjen 354-^som leder til porten 355-^. Pakningene 402 isolerer kavitetene 352' fra brønnens væsker. Kavitetene 352' er i forbindelse med langsgående utboringer 405

for å gi en passasje for lederne 400 som forbinder transduseren 342^( og andre transdusere 342^) med elektronikk-kapselen.

Veggene av passasjen 354^som leder til portene 355^og 356-^

skrår utover fra transduseren 342^for å minimalisere støy i de mottatte signaler, noe som kan følge av slike effekter som at akustiske bølger flyter langs veggflatene, og refleksjoner og diffraksjoner som finner sted ved veggflatene. Slik støy oppstår i det mottatte signal relativt tidlig, og kan skilles fra det ønskede refleksjonssignal når hylsen er av relativt stor diameter. I rør med innvendig diameter bare litt større enn sondediameteren ( f.eks. i brønn-produksjonsrør) kan imidlertid slik støy forstyrre den nøyaktige deteksjon av det reflekterte signalet fra røveggen. Siden det er ønsket å ha et vertøy som kan detektere tverrgående dimensjoner av hylsen 12 såvel som av produksjonsrøret 16 i en brønn (fig. 1), er verktøykonstruksjonen vist på fig. 10 og 11 preferert. Vinklene a, 3, V og 6 er laget så store som mulig, me'd det i tanken at sonde-hoveddelen må ha stivhet og styrke på tross av sin lille diameter. Som et ikke-begrensende eksempel kan vinklene 3 og 6 være 45°, og vinklene a og % kan vøre henholdsvis 14° og 30°.

Siden de skrå veggene av passasjen 354 krever større lengde i retning av verktøyets akse enn de rektangulære vegger av passasjen 54-^ ( fig. 3-4) , foretrekker man å arrangere et flertall transdusere 342^i et ikke-helisk mønster langs sonde-hoveddelen. F.eks. hvis 9 transdusere skal arrangeres i 40 vinkler rundt verktøy-aksen som vist skjematisk på fig. 12, er det foretrukket at sekvensen av transdusere fra topp til bunn er 1, 6, 2, 7, 3, 8, 4, 9, 5. Transdusere som er nær hverandre i retning av aksen 365 er plassert 160° fra hverandre rundt aksen 365. Dette tillater at transduserenhetene ( og veggene av deres respektive passasjer 354^) blir gruppert sammen, slik at en redu-serer den totale lengde og tillater større stivhet av sondehoveddelen. Det er tydelig at den annen foretrukne utførelse av modulen 40, beskrevet med referanse til fig. 10-12, kan bli benytter med målekretsene på figurene 7 og 8.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for måling av tverrgående dimensjoner i et brønnhull, av den type hvor det ved hjelp av en sonde som beveges i brønnen, blir sendt en akustisk energipuls mot veggen av hullet; ekkoet av denne pulsen reflektert av veggen blir mottatt, og tidsintervallet mellom sending av pulsen og mottakning av ekkoet blir målt; karakterisert ved at en slik puls blir sendt samtidig i to tverrgående retninger fra samme transduser plassert i respektive forskjellige avstander i forhold til veggene av hullet i disse to retninger, og de ekkoer som reflekteres fra veggene som følge av pulsene sendt i disse to retninger, blir oppfanget slik at en oppnår en måling av de respektive avstander.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de to retninger er på linje og motsatt av hverandre langs en hovedsakelig diametral linje av brønnen, og summen av de målte distanser i de to retninger blir dannet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at et antall slike avnstandsmålinger blir ut-ført i retninger fordelt rundt brønnens akse.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at forplantningshastigheten av de akustiske bølger i det medium som omgir transduseren blir målt ved hjelp av en transduser med to reflektorer plassert i forskjellige avstander fra denne transduser på sonden.

5. Apparat for måling av de tverrgående dimensjoner i et brønnjull, av den type som omfatter en iengstrakt sonde som kan beveges i lengderetningen i brønnen i samvirke med en posisjoneringsanordning på tvers i forhold til brønnveggen, og minst én transduser istand til å sende et signal mot veggen av hullet og å motta ekko som refekteres av veggen; karakterisert ved at transduseren kan sende det nevnte akustiske signal i to tverrgående retninger som er på linje med og motsatt av hverandre, og kan oppfange de ekkoer som reflekteres av hullveggene i disse to retninger; at transduseren er montert på sonden i henhold til operasjonsstillingen for .posisjoneringsanordningen i en slik posisjon at det første ekko som blir reflektert fra hull-veggen som følge av det signal som sendes i de to retninger, blir mottatt av transduseren til forskjellige tider.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at posisjoneringsanordningen er sentreringsinnretninger istand til å hold sondeaksen i det vesentlige sammenfallende med hullets akse, og at transduseren er montert eksentrisk i forhold til sondens akse.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at transduseren omfatter en piezoelektrisk blokk med to motsatte aktive flater, i det vesentlige parallelle med sondens akse.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at hver flate av blokken er dekket av et belegg, gjennomtrengelig av den akustiske puls, som utformer en kvartbølgeplate.

9. Apparat ifølge ett av kravene 5 til 8, karakterisert ved at det omfatter et antall slike transdusere hvis transmisjonsretninger er fordelt rundt sondens akse.

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at antallet transdusere er et ujevnt tall.

11. Apparat ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at hver av trånsduserne er montert i en passasje som går helt gjennom sonden, parallelt med transmisjonsretningen og at passasjene er plassert over hverandre langs sonden.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at passasjene har et langstrakt, rektangulært tverrsnitt i sondens lengderetning.

13. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at passasjene har vegger som skrår utover, bort fra transduserne som er montert deri.

14. Apparat ifølge ett av kravene 5 til 13, karakterisert ved at desentreringen av transduseren blir bestemt, som en funksjon av en minimumsdiameter av det hull den er til-tenkt, slik at det første ekko fra den del av veggen som er fjernest fra transduseren blir mottatt før ekkoet fra annen refleksjon av det sendte signal fra veggdelen nærmest transduseren.

15. Apparat ifølge ett av kravene 5 -14, karakterisert ved at det også omfatter., montert på sonden en referansetransduser i likhet med denne eller disse transduser(e), og en første og annen signalreflektor på hver sin side av denne transduser og i forskjellige avstander fra den slik at de reflekterer mot transduseren et tilsvarende kko i respons på hver puls utsendt av den, og at rommet mellom transduseren. og hver reflektor er i forbindelse med rommet omkring sonden.

16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at transduseren og første og annen refelktor er på linje i sondens lengderetning.

17. Apparat ifølge ett av kravene 5 til 16, karakterisert ved at det også omfatter en anordning for å måle tidsintervallene som tilsvarer mottakelsen av minst ett og fortrinnsvis to ekko mottattt suksessivt av transduseren som følge av utsending av et sajnal i disse to retninger.

18. Apparat ifølge ett av kravene 5 til 7, karakterisert ved 'at det også omfatter en anordning mot variabel forsterkning ved utgangen av transduserne, og en anordning for å instille forsterkningen i henhold til rangen av det ventede ekko etter transmisjon av et signal i disse to retninger.

19. Akustisk transduser for en sonde for måling av de tverrgående dimensjoner av et brønnjull, karakterisert ved at det omfatter en blokk av piezoelektrisk materiale, om-fattende to store motsatte flater, og en anordning for å eksitere denne blokk, istand til å tillate samtidig transmisjon av akustiske signaler fra de to motsatte flater av denne blokk fra det samme elektriske styringssignal.

20. Transduser ifølge krav 19, karakterisert ved at hver flate av blokken er dekket av en kvartbølge-plate for eksiteringsfrekvensen av blokken.

21. Akustisk transduser ifølge ett av kravene 19 eller 20, karakterisert ved at blokkens flater er rektangu-lare.