NL8100250A - ACOUSTIC LOG SYSTEM WITH SWING ENERGY SOURCE. - Google Patents
ACOUSTIC LOG SYSTEM WITH SWING ENERGY SOURCE. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8100250A NL8100250A NL8100250A NL8100250A NL8100250A NL 8100250 A NL8100250 A NL 8100250A NL 8100250 A NL8100250 A NL 8100250A NL 8100250 A NL8100250 A NL 8100250A NL 8100250 A NL8100250 A NL 8100250A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- borehole
- signals
- frequency pattern
- acoustic energy
- acoustic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 21
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/36—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
- G01V1/37—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy specially adapted for seismic systems using continuous agitation of the ground, e.g. using pulse compression of frequency swept signals for enhancement of received signals
- G01V1/375—Correlating received seismic signals with the emitted source signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
‘ - I - „·· ·*" >"- I -" ·· · * ">
Akoestisch logstelsel met zwaai-energiebron.Acoustic log system with swing energy source.
De uitvinding heeft betrekking op methoden en stelsels voor het meten van akoestische golflooptijden in aard-formaties in de nabijheid van het putboorgat. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op technieken voor het meten van mul-5 tipele akoestische golfcomponent- (of golfvoortplantingswijze) looptijden in aardformaties in de nabijheid van een putboorgat.The invention relates to methods and systems for measuring acoustic wave runtimes in earth formations in the vicinity of the well borehole. The invention particularly relates to techniques for measuring multiple acoustic wave component (or wave propagation) travel times in earth formations in the vicinity of a well borehole.
De meetmethoden maken gebruik van zwaaifrequentiezendtechnieken en kruiskorrelatievergelijkingstechnieken tussen het uitgezonden signaal en het ontvangen signaal.The measurement methods utilize sweep frequency transmission techniques and cross-correlation comparison techniques between the transmitted signal and the received signal.
10 Sonore of akoestische putlogging is een belangrijke methode geworden voor het bepalen van de fysische eigenschappen van aardformaties in de nabijheid van een putboorgat. Meting van de akoestische compressiegolfsnelheid of looptijd tussen een zender en een ontvanger in een putboorgat kan de fysische eigenschap-15 pen van de aardformaties bepalen, welke een aanwijzing zijn omtrent het vermogen van deze formaties om olie of gas te leveren. Bijvoorbeeld geeft een meting van de compressiegolflooptijd of snelheid een directe aanwijzing omtrent de porositeit'van de formatie in de nabijheid van het putboorgat. Zulke akoestische snel-20 heids- of looptijdmetingen zijn daarom praktisch standaard voor alle nieuwe putten, welke worden geboord.10 Sonorous or acoustic well logging has become an important method for determining the physical properties of earth formations in the vicinity of a well borehole. Measurement of the acoustic compression wave velocity or transit time between a transmitter and a receiver in a well borehole can determine the physical properties of the earth formations indicative of the ability of these formations to deliver oil or gas. For example, a measurement of the compression wave travel time or velocity provides a direct indication of the porosity of the formation in the vicinity of the well borehole. Such acoustic velocity or transit time measurements are therefore practically standard for all new wells being drilled.
In de bekende techniek zijn akoestische impulsof gepulseerde sonore loggingstechnieken gebruikt voor het meten van de looptijd of snelheid van akoestische golven in de aard-25 formaties in de nabijheid van een boorgat. Zulke methoden van de bekende techniek gebruiken typerend door impulsen aangedreven akoestische zenders. Een akoestische zender wordt door impulsen in werking gesteld of gepulseerd en de tijdlengte nodig voor de akoestische golfimpuls, opgewekt door de zender, om zich voort te 30 planten van de zender door de aardformaties in de nabijheid van het boorgat en terug naar een akoestische ontvanger, gelegen op een gespatieerde afstand van de zender, wordt gemeten. Door het geschikt combineren van de metingen van akoestische golflooptijd 8100250 ,ί ^ - 2 - bij verschillende akoestische ontvangers, gespatieerd op verschillende afstanden van hetzij een enkele (of multipele) akoestische zender, kan de akoestische golflooptijd of sonore compressiegolf-snelheid van voortplanting van de aardformatie worden bepaald.In the prior art, acoustic pulse or pulsed sonic logging techniques have been used to measure the travel time or velocity of acoustic waves in the earth formations in the vicinity of a borehole. Such prior art methods typically use pulse-driven acoustic transmitters. An acoustic transmitter is energized or pulsed by pulses and the time length required for the acoustic wave pulse generated by the transmitter to propagate from the transmitter through the earth formations in the vicinity of the borehole and back to an acoustic receiver, located at a spaced distance from the transmitter. By suitably combining the measurements of acoustic wave runtime 8100250, - 2 - with different acoustic receivers spaced at different distances from either a single (or multiple) acoustic transmitter, the acoustic wave runtime or sonic compression wave velocity of propagation of the earth formation.
5 Zeer uitvoerige schema's en geometrische overwegingen voor het elimineren van het effect op de looptijdmeting van het boorgat en boorgatfluida zijn ook ontwikkeld.Highly detailed schemes and geometrical considerations for eliminating the effect on borehole flow measurement and borehole fluids have also been developed.
In latere jaren is het wenselijk geworden andere akoestische golfmoduslooptijden te meten dan slechts compressie-10 golfsnelheid. Bijvoorbeeld zijn in het Amerikaanse octrooischrift 4.131.875 technieken beschreven voor het meten van de zogenaamde "late aankomst" golven of Stonely-golven. Andere bekende technieken zoals aangegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3.354.983 beschrijven het meten van akoestische dwarsgolfsnelheden. Bij al deze 15 technieken wordt een akoestische impuls opgewekt door de zender en wordt de golfvorm van het akoestische signaal bij een of meer ontvangers geanalyseerd teneinde de snelheid te bepalen van de druk-, dwars- of Stonely-golven in de nabijheid van het boorgat.In later years, it has become desirable to measure acoustic wave mode travel times other than just compression-10 wave velocity. For example, U.S. Pat. No. 4,131,875 describes techniques for measuring the so-called "late arrival" waves or Stonely waves. Other known techniques as disclosed in U.S. Pat. No. 3,354,983 describe the measurement of transverse acoustic wave velocities. In all these techniques, an acoustic impulse is generated by the transmitter and the waveform of the acoustic signal is analyzed at one or more receivers to determine the velocity of the pressure, transverse or stonely waves in the vicinity of the borehole.
Gepulseerde akoestische technieken hangen af van de 20 amplitude-detectie van de aankomst van akoestische golven bij een ontvanger. Zulke technieken zijn onderhevig aan fouten, veroorzaakt door willekeurige ruis, welke optreedt wanneer een putloginstrument wordt bewogen door het boorgat. Akoestische ruis kan worden veroorzaakt door het instrumentlichaam of centraliseerorganen op het 25 instrumentlichaam, welke krassen langs de zijden van het boorgat wanneer het gereedschap daardoor wordt bewogen.Pulsed acoustic techniques depend on the amplitude detection of the arrival of acoustic waves at a receiver. Such techniques are subject to errors, caused by random noise, which occurs when a well log tool is moved through the borehole. Acoustic noise can be caused by the instrument body or centralizers on the instrument body, which scratch along the sides of the borehole as the tool is moved therethrough.
Overeenkomstig hangen gepulseerde akoestische technieken met gepulseerde akoestische zenders voor het meten van dwarsgolven of Stonely-golven af van een uitgebreide interpretatie 30 van de golfvorm van de aankomende golf bij de ontvanger. Zulke interpretaties zijn in het algemeen gebaseerd op theoretische berekeningen, gemaakt met vereenvoudigde wiskundige modellen van de aard-formaties in de nabijheid van het boorgat. Indien het vereenvoudigde wiskundige model fout blijkt te zijn, kan de interpretatie van 35 de aankomende golfvorm bij de ontvanger fout zijn en zijn verband met meer ingewikkelde werkelijke geometrische vormen en condities 8 1 0 0 25 0 * 4 - 3 - welke dan in aanmerking worden genomen in het model, kan leiden tot foutieve interpretaties van de golfvorm van het aankomende akoestische signaal.Accordingly, pulsed acoustic techniques with pulsed acoustic transmitters for measuring transverse waves or Stonely waves depend on an extensive interpretation of the waveform of the incoming wave at the receiver. Such interpretations are generally based on theoretical calculations made with simplified mathematical models of the earth formations in the vicinity of the borehole. If the simplified mathematical model turns out to be wrong, the interpretation of the arriving waveform at the receiver may be wrong and its connection to more complicated actual geometric shapes and conditions 8 1 0 0 25 0 * 4 - 3 - which then will be considered taken in the model can lead to erroneous interpretations of the waveform of the arriving acoustic signal.
Het zou zeer wenselijk zijn een methode te vormen 5 voor het meten van de looptijd van verschillende componenten van akoestische energie (compressie- of primaire golf, dwarsgolf,It would be highly desirable to provide a method for measuring the transit time of different components of acoustic energy (compression or primary wave, cross wave,
Rayleigh of pseudo Rayleigh, directe (fluidum) golf, uitbreidingsgolf en Stonely-golf) in aardformaties in de nabijheid van een putboorgat, welke niet afhankelijk was van een theoretische inter-10 pretatie van een aankomende akoestische impulsgolfvorm in termen van een model. Het stelsel volgens de uitvinding voorziet in een directe meting van de looptijd van verschillende componenten van akoestische energie vanuit een zender naar een ontvanger in aardformaties in de nabijheid van een putboorgat.Rayleigh or pseudo Rayleigh, direct (fluid) wave, expansion wave and Stonely wave) in earth formations in the vicinity of a well borehole, which was not dependent on a theoretical interpretation of an impending acoustic pulse waveform in terms of a model. The system according to the invention provides for a direct measurement of the transit time of various components of acoustic energy from a transmitter to a receiver in earth formations in the vicinity of a well borehole.
15 Bij de uitvinding wordt voorzien in een boorgat- loginstrument met een akoestische zender en tenminste een akoestische ontvanger, welke is gespatieerd over een longitudinale afstand van de zender. Naar wens kunnen multipele zenders en ontvangers worden gebruikt. Het uitgangssignaal uit de akoestische zen-20 der bij de uitvinding wordt op herhaalde wijze gezwaaid over een vooraf bepaald frequentiegebied. De frequentiezwaai-uitgang van de zender wordt voortgeplant in alle verschillende modes van voortplanting van akoestische energie door de aardformaties en het boorgat en wordt gedetecteerd bij de gespatieerde ontvanger. Een syn-25 chronisatiesignaal wordt ook opgewekt bij het begin van elke zich herhalende zwaai van de zender over zijn vooraf bepaalde frequentiegebied. Het synchronisatiesignaal en het ontvangen signaal vanuit de ontvanger worden overgedragen naar het oppervlak van de aarde via geleiders van de putlogkabel. Bij het oppervlak wordt het ont-30 vangen signaal omgezet van analoge naar digitale vorm en opgeslagen in een geheugen. Het zenderzwaaisignaal wordt opgeslagen in een aan het oppervlak gelegen zwaasignaalgeheugen in digitale vorm.The invention provides a borehole log instrument with an acoustic transmitter and at least one acoustic receiver spaced a longitudinal distance from the transmitter. Multiple transmitters and receivers can be used as desired. The output signal from the acoustic transmitter of the invention is repeatedly swept over a predetermined frequency range. The transmitter's frequency sweep output is propagated in all different modes of acoustic energy propagation through the earth formations and the borehole and is detected at the spaced receiver. A synchronization signal is also generated at the beginning of each repetitive sweep of the transmitter over its predetermined frequency range. The synchronization signal and the received signal from the receiver are transferred to the surface of the earth through conductors of the well log cable. At the surface, the received signal is converted from analog to digital form and stored in a memory. The station sweep signal is stored in a surface sweep signal memory in digital form.
Na het voltooien van een zwaai van de zender en na het ontvangen, digitaal maken en opslaan van het ontvangen signaal gedurende een 35 vooraf bepaalde tijdlengte, ondergaat het zwaaisignaal uit de zender een kruiskorrelatie met het ontvangen signaal. Vanwege het 8100250 φ * - 4 - karakteristieke zwaaifrequentiepatroon aangelegd op het zendsig-naal, worden aanwijzingen afgeleid uit de kruiskorrelatie van de aankomst van de verschillende modes van akoestische energievoortplanting bij de ontvanger. De tijdverschillen tussen de synchroni-5 satie-impuls en de aankomst van de verschillende modes van akoestische voortplanting bij de ontvanger kunnen dan worden uitgelegd in termen van looptijd van de verschillende modes van akoestische voortplanting bij de ontvanger. Deze signalen kunnen dan worden geregistreerd als een functie van boorgatdiepte wanneer het put-10 loginstrument wordt bewogen door het boorgat. Het gehele zwaai-, zend- en ontvangproces wordt op herhaalde wijze uitgevoerd gedurende zodanige beweging van het boorgatinstrument.After completing a sweep of the transmitter and after receiving, digitizing and storing the received signal for a predetermined length of time, the sweep signal from the transmitter cross-correlates with the received signal. Because of the 8100250 φ * - 4 - characteristic sweep frequency pattern applied to the transmit signal, indications are derived from the cross correlation of the arrival of the different modes of acoustic energy propagation at the receiver. The time differences between the synchronization pulse and the arrival of the different modes of acoustic propagation at the receiver can then be explained in terms of transit time of the different modes of acoustic propagation at the receiver. These signals can then be recorded as a function of borehole depth as the well-logging tool is moved through the borehole. The entire swing, transmit, and receive process is performed repeatedly during such borehole instrument movement.
De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
15 Figuur 1 toont een geheel blokschema van een put- logstelsel volgens de uitvinding.Figure 1 shows a complete block diagram of a well log system according to the invention.
Figuur 2 toont een grafiek van een akoestische golf-vorm ontvangen bij een gespatieerde ontvanger vanuit een gepulseerde akoestische zender zoals gebruikt in de bekende techniek.Figure 2 shows a graph of an acoustic waveform received at a spaced receiver from a pulsed acoustic transmitter as used in the prior art.
20 Figuur 3 toont grafisch een typerende zwaaifrequen- tiegolfvorm aangelegd aan de akoestische zendtransductor volgens de uitvinding.Figure 3 graphically depicts a typical sweep frequency waveform applied to the transmit acoustic transducer of the invention.
Figuur 4 toont een grafiek met een zwaaifrequentie-signaal aangelegd aan een akoestische zender volgens de uitvin-25 ding, een samengesteld of gemengd modusaankomst signaal, dat aankomt bij de akoestische ontvanger volgens de uitvinding, en de uitgang van een kruiskorrelatie tussen de zwaai en het samengestelde aankomstsignaal volgens de uitvinding.Figure 4 shows a graph with a sweep frequency signal applied to an acoustic transmitter according to the invention, a composite or mixed mode arrival signal arriving at the acoustic receiver according to the invention, and the output of a cross-correlation between the sweep and the composite arrival signal according to the invention.
Figuur 5 toont schematisch een putlogging als 30 functie van de diepte van de akoestische compressiegolfsnelheid en de korrelatoruitgang en toont compressie- en dwarsgolfaankomsten volgens de uitvinding.Figure 5 schematically shows well logging as a function of the depth of the acoustic compression wave velocity and the granulator output and shows compression and transverse wave arrivals according to the invention.
Men ziet in figuur 1 een voorkeursuitvoering van een stelsel voor het opwekken en ontvangen van akoestische signa-35 len en voor het loggen van een putboorgat volgens de uitvinding.Figure 1 shows a preferred embodiment of a system for generating and receiving acoustic signals and for logging a well borehole according to the invention.
Een putboorgat 10 doordringt aardformaties 15 en is gevuld met een 8 1 00 25 0 V * - 5 - boorgatfluldum 12. Een putboorgatlogsonde 11 is opgehangen via een putlogkabel 13, welke loopt over een katrolwiel 14, in het boorgat 10. Het katrolwiel 14 is elektrisch of mechanisch gekoppeld met een putlogregistreerorgaan 28 van gebruikelijk ontwerp 5 zoals aangegeven met de stippellijn 16, zodat metingen, uitgevoerd door de boorputsonde 11 kunnen worden geregistreerd als een functie van de boorgatdiepte.A well borehole 10 penetrates earth formations 15 and is filled with a borehole fluid 12. A well borehole log probe 11 is suspended via a well log cable 13, which runs over a pulley wheel 14, into the borehole 10. The pulley wheel 14 is electrically or mechanically coupled to a well log recorder 28 of conventional design 5 as indicated by the dotted line 16, so that measurements made by the well bore probe 11 can be recorded as a function of the borehole depth.
De boorgatsonde 11 omvat een fluïdumdicht, hol lichaamsorgaan met afmetingen en ingericht voor het passeren door 10 een putboorgat. Binnen de flu'idumdichte sonde 11 is een akoestische zender 32 en een akoestische ontvanger 33 aangebracht. De schakeling voor het aandrijven van de akoestische zender 32 omvat een zwaai-signaalopzamelgeheugen 29, dat kan zijn voorzien van een alleen-afleesgeheugen of dergelijke, een digitaal-analoog-omzetter 30 en 15 een filter 31.The borehole probe 11 includes a fluid-tight, hollow body member of dimensions and adapted to pass through a well borehole. An acoustic transmitter 32 and an acoustic receiver 33 are arranged within the fluid-tight probe 11. The circuit for driving the acoustic transmitter 32 includes a sweep signal storage memory 29, which may include a read-only memory or the like, a digital-analog converter 30, and a filter 31.
De akoestische ontvangtransductor 33 is getekend in de lengterichting gespatieerd van de zendtransductor 32. Typerende spatieerafstanden van 90 tot 300 cm kunnen naar wens worden gebruikt. Het zal duidelijk zijn, dat de akoestische zendtransduc-20 tor 32 en de akoestische ontvangtransductor 33 akoestisch zijn gekoppeld met het boorgat via akoestisch impedantie-aanpasmateriaal zoals olie of met olie gevulde balgen of dergelijke (niet getekend) op een in de techniek bekende wijze. De zend- en ontvang-transductors kunnen piëzo-elektrische transductors omvatten. De 25 zend- en ontvangtransductors hebben afmetingen en zijn uitgevoerd om een lineaire of vlakke aanspreekkarakteristiek te hebben over het zwaaifrequentiegebied, gebruikt bij de techniek volgens de uitvinding.The receive acoustic transducer 33 is drawn longitudinally spaced from the transmit transducer 32. Typical spacing distances of 90 to 300 cm may be used as desired. It will be appreciated that the transmit acoustic transducer 32 and receive transducer 33 are acoustically coupled to the borehole through acoustically impedance matching material such as oil or oil filled bellows or the like (not shown) in the art. The transmit and receive transducers can include piezoelectric transducers. The transmit and receive transducers are sized and designed to have a linear or flat response characteristic across the sweep frequency range used in the art of the invention.
Terwijl slechts een akoestische zender en een akoes-30 tische ontvanger zijn getekend in het stelsel van figuur 1, zal het duidelijk zijn voor een deskundige, dat het aantal akoestische ontvangers kan worden gevarieerd, evenals het aantal akoestische zenders, indien gewenst. In zulk een geval kunnen verschillende zwaaipatronen worden gebruikt voor elke akoestische zender voor het 35 kenmerken van zijn uitgaande akoestische energie ten opzichte van die van elke andere akoestische zender, welke wordt gebruikt in het 81 00 25 0 » «* - 6 - loginstrument.While only an acoustic transmitter and an acoustic receiver are drawn in the system of Figure 1, it will be apparent to one skilled in the art that the number of acoustic receivers can be varied, as well as the number of acoustic transmitters, if desired. In such a case, different sweep patterns can be used for each acoustic transmitter to characterize its outgoing acoustic energy from that of any other acoustic transmitter used in the 81 logging instrument.
Het zwaaisignaalopzamelgeheugen 29 bevat digitale getallen representatief voor de amplitude van het zwaaipatroon, aan te leggen aan de zendtransductor 32 als een functie van de 5 tijd bij een vooraf gekozen monsteringsintervaltijd of snelheid. Bijvoorbeeld kan een typerend zwaaifrequentiepatroon worden aangelegen door de vergelijking (1). t=T0 2 _ . ω.„ - ω.The sweep signal storage memory 29 contains digital numbers representative of the amplitude of the sweep pattern to be applied to the transmit transducer 32 as a function of time at a preselected sampling interval time or rate. For example, a typical sweep frequency pattern can be drawn by the equation (1). t = T0 2 _. „." - ω.
f(t) = sin / ü)j + (-2l-O) 10 t=Tjf (t) = sin / ü) j + (-2l-O) 10 t = Tj
In vergelijking (1) wordt een sinusgolf, waarvan de frequentie verandert in een lineaire wijze vanaf bij Tj naar bij beschreven. Zulke zwaaifunctie-amplituden kunnen worden opgewekt door een computer als een functie van de tijd en de resultaten 15 kunnen dan worden opgeslagen in een alleen-afleesgeheugen of ROM- orgaan voor opvolgend gebruik in het onder de oppervlakte aanwezige gereedschap en de oppervlakte-uitrusting zoals gewenst.In equation (1), a sine wave whose frequency changes in a linear fashion from at Tj to at is described. Such sweep function amplitudes can be generated by a computer as a function of time and the results 15 then stored in a read-only memory or ROM device for subsequent use in the sub-surface tool and surface equipment as desired. .
Digitale signalen uit de zwaaisignaalopzamel-ROM 29 worden opeenvolgend uitgelezen en omgezet in analoge signalen 20 door de digitaal-analoog-omzetter 30. De uitgang van de digitaal-analoog-omzetter 30 wordt gefilterd door een laagdoorlaatfilter 31 voor het verwijderen van de kleine monster tot monster stap geïntroduceerd door de digitaal-analoog-omzetter (dat wil zeggen voor het verwijderen van hoogfrequentcomponenten) en de uitgangs-25 spanningssignalen uit het filter 31 drijven de zendtransductor aan.Digital signals from the sweep signal storage ROM 29 are sequentially read and converted to analog signals 20 by the digital-analog converter 30. The output of the digital-analog converter 30 is filtered through a low-pass filter 31 to remove the small sample to sample step introduced by the digital-analog converter (ie for removing high-frequency components) and the output voltage signals from the filter 31 drive the transmit transducer.
Een typerend zwaaipatroon zoals beschreven met de vergelijking (1) wordt aangegeven in figuur 3. Een synchronisa-tie-impuls wordt opgewekt bij het begin van een zwaaicyclus en is in figuur 4 aangegeven met synchronisatie-impuls. Een akoestisch 30 zwaaifrequentsignaal met een lineair toenemende frequentie en startend op een tijdstip ongeveer 0,1 millisec. na de synchronisatie-impuls, is getekend. De frequentie van het zenderaandrijf-signaal neemt toe tot een tijd ongeveer 5 millisec.'volgend op de synchronisatie-impuls, waardoor een akoestisch zwaaifrequentie-35 signaal wordt opgewekt met praktisch constante amplitude en lineair variërende frequentie van bijvoorbeeld 2 tot 12 kHz en met een duur 8100250 9 - 7 - van ongeveer 4 millisec. Het zal duidelijk zijn, dat andere tijds-duren en zwaaifrequentiegebieden kunnen worden gebruikt indien gewenst.A typical swing pattern as described by equation (1) is indicated in Figure 3. A synchronization pulse is generated at the start of a swing cycle and is indicated in Figure 4 by synchronization pulse. An acoustic sweep frequency signal with a linearly increasing frequency and starting at a time of about 0.1 milliseconds. after the synchronization pulse, is drawn. The frequency of the transmitter drive signal increases to a time approximately 5 milliseconds following the synchronization pulse, generating an acoustic sweep frequency signal of substantially constant amplitude and linearly varying frequency of, for example, 2 to 12 kHz and duration 8100250 9 - 7 - of about 4 millisec. It will be appreciated that other time durations and sweep frequency ranges can be used if desired.
De akoestische signalen, gedetecteerd door de ont-5 vangtransductor 33, worden gefilterd door een banddoorlaatfilter 34 voor het verwijderen van storingssignalen, welke ver zijn verwijderd van de doorlaatband van het oorspronkelijke zwaaifrequentie-signaal. Na het filteren worden de signalen versterkt door een versterker 35 en toegevoerd aan een verremeetstelsel 36, dat de ont-10 vangen akoestische signaalgolfvorm overdraagt naar het oppervlak via geleiders van de boorputlogkabel 13.The acoustic signals detected by the receive transducer 33 are filtered through a bandpass filter 34 to remove interference signals which are far from the passband of the original sweep frequency signal. After filtering, the signals are amplified by an amplifier 35 and applied to a veremetering system 36, which transfers the received acoustic signal waveform to the surface via conductors of the well log cable 13.
Tijdbepaling van de zenderzwaaisituatie en de synchronisatie-impuls worden geregeld door het verremeetstelsel 36, dat een nauwkeurige frequentieklok bevat, zoals een door een 15 kristal geregelde oscillator. Het synchronisatiesignaal getekend in figuur 4, wordt overgedragen naar de oppervlakte, zodat de oppervlakte-elektronica nauwkeurig kan worden gesynchroniseerd voor elk tijdstip van starten van de zenderzwaaicyclus. Voor een 4 millisec. zwaaisnelheid en een ongeveer 10 millisec. ontvangerregistreer-20 tijd, zoals getekend in figuur 4, kan de gehele cyclus van zender-zwaai en ontvanger-ontvangst overgedragen naar de oppervlakte, worden herhaald met een herhalingssnelheid van 10 tot 20 cycli per seconde. Het zal voor een deskundige van deze techniek duidelijk zijn, dat de duur van ontvangst door de ontvanger en de transmissie 25 van ontvangen signalen een functie is van de afstand tussen de zender en de ontvanger. Voor typerende afstand in de orde van 120 tot 180 cm is de 10 millisec. ontvangsignaaltransmissiecyclus getekend in figuur 4, geschikt.Timing of the transmitter sweep situation and the synchronization pulse are controlled by the verge measurement system 36, which contains an accurate frequency clock, such as a crystal controlled oscillator. The synchronization signal drawn in Figure 4 is transferred to the surface so that the surface electronics can be accurately synchronized for each time of starting the transmitter sweep cycle. For a 4 millisec. swing speed and an approximately 10 millisec. receiver record-20 time, as shown in Figure 4, the entire cycle of transmitter sweep and receiver reception transmitted to the surface can be repeated at a repetition rate of 10 to 20 cycles per second. It will be clear to a person skilled in the art that the duration of reception by the receiver and the transmission of received signals is a function of the distance between the transmitter and the receiver. For typical distance on the order of 120 to 180 cm, the 10 millisec. receive signal transmission cycle drawn in Figure 4, suitable.
Bij de oppervlakte detecteert een synchronisatie-30 detector en tijdketen 18 het synchronisatiesignaal en levert uitgangen naar een analoog-digitaal-omzetter 21, een signaalgeheugen 22, een korrelatorgeheugen 24 en een zwaaisignaalgeheugen 19. Het ontvangersignaal uit het boorgat-verremeetstelsel wordt versterkt in een versterker 20 en omgezet in digitale vorm door een analoog-35 digitaal-omzetter 21, waarvan de tijd wordt bepaald door het signaal uit de synchronisatiedetector en tijdketen 18. De digitale 8100250 9 *· - 8 - vorm van het ontvangen signaal wordt dan opgeslagen in een signaal-geheugen 22. Op een geschikt tijdstip, waarbij de volledige ontvangers ignaalgolfvorm digitaal is gemaakt en opgeslagen in het signaal'geheugen 22, levert de synchronisatiedetector en tijdketen 5 18 een piek of uitgangssignaalimpuls naar het zwaaisignaalopzamel- geheugen 19 en naar het signaalgeheugen 22, waardoor deze twee signalen worden toegevoerd als ingang in digitale vorm in een korrelator 23.At the surface, a synchronization detector and timing circuit 18 detects the synchronization signal and outputs an analog-to-digital converter 21, a signal memory 22, a grain memory 24 and a sweep signal memory 19. The receiver signal from the borehole verifier is amplified in an amplifier 20 and converted into digital form by an analog-35 digital converter 21, the time of which is determined by the signal from the synchronization detector and time chain 18. The digital 8100250 9 * - - 8 form of the received signal is then stored in a signal memory 22. At an appropriate time, when the entire receiver signal waveform has been digitized and stored in the signal memory 22, the synchronization detector and timing circuit 18 supplies a peak or output pulse to the swing signal storage 19 and to the signal memory 22, whereby these two signals are supplied as input in digital form in a granulator 23.
De korrelator 23 voert een kruiskorrelatiefunctie 10 uit op de twee ingangssignalen, zoals bepaald door de vergelijking (2).The granulator 23 performs a cross-correlation function 10 on the two input signals, as determined by the equation (2).
K=NK = N
φχγ (τ) = Σ (X ) (Y, + τ) (2) Κ=-Ν 15 In vergelijking (2) zijn Χ^ en discrete functies van de tijd. Aldus is de kruiskorrelatiefunctie φχγ ook een discrete functie van de tijd. Indien X^ en Y^ elk N punten bevatten en de verschui-vingswaarde τ gelijk is aan het monsteringsinterval van X^. en Y^ zal het totaal aantal punten, geleverd door de kruiskorrelator 23, 20 gelijk zijn aan 2N-1. Het aantal produkten’gevormd door de kruis- . .. 2 korrelaties bijvoorbeeld van N punten is N .φχγ (τ) = Σ (X) (Y, + τ) (2) Κ = -Ν 15 In equation (2), Χ ^ and are discrete functions of time. Thus, the cross-correlation function φχγ is also a discrete function of time. If X ^ and Y ^ each contain N points and the offset value τ is equal to the sampling interval of X ^. and Y ^, the total number of points supplied by the cross-grain correlator 23,20 will be 2N-1. The number of products formed by the cross. .. 2 correlations for example of N points is N.
De digitale uitgang van.de korrelator 23 wordt toegevoerd aan een korrelatorgeheugen 24, dat ook wordt gevoed met tijdimpulsen uit de synchronisatiedetector en tijdketen 18 zoals 25 hierboven is aangegeven. De digitale uitgang uit het korrelatorgeheugen, bij ontvangst van een geschikte tijdimpuls uit de keten 18, wordt toegevoerd aan een digitaal-analoog-omzetter 25, waar hij wordt omgezet terugwaarts in analoge vorm voor weergave zoals getekend in figuur 5. De uitgang uit de digitaal-analoog-omzetter 25 30 wordt dan gefilterd via een banddoorlaatfilter 27 en toegevoerd aan een registreertoestel 28 voor het registreren als een variabele dichtheidsweergave zoals getekend in de rechter helft van de put-logweergave als functie van de diepte getekend in figuur 5.The digital output of the granulator 23 is supplied to a granulator memory 24, which is also supplied with time pulses from the synchronization detector and time chain 18 as indicated above. The digital output from the granulator memory, upon receipt of a suitable time pulse from the circuit 18, is fed to a digital-to-analog converter 25, where it is converted back into analog form for display as shown in Figure 5. The output from the digital Analog converter 25 is then filtered through a band-pass filter 27 and fed to a recorder 28 for recording as a variable density display as shown in the right half of the well log display as a function of depth shown in Figure 5.
De uitgang van het korrelatorgeheugen 24 wordt 35 ook toegeyoerd aan een looptijdcomputer 26, welke de looptijd berekent vanaf de zender naar de ontvanger voor gekozen aankomsten 8 1 0 0 25 0 - 9 - bij de ontvanger zoals de compressiegolflooptijd en de dwarsgolf-looptijd. De compressiegolflooptijd of dwarsgolflooptijd wordt dan toegevoerd naar het registreertoestel 28 voor registratie als een functie van de diepte zoals getekend in de linker helft 5 van de putlogweergave van figuur 5.The output of the granulator memory 24 is also dedicated to a transit time computer 26 which calculates the transit time from the transmitter to the receiver for selected arrivals at the receiver such as the compression wave transit time and the cross wave transit time. The compression wave travel time or cross wave travel time is then supplied to the recorder 28 for recording as a function of depth as shown in the left half 5 of the well log display of Figure 5.
In figuur 4 worden het zwaaisignaal, het samengestelde ontvangersignaal en de kruiskorrelatie van het zwaaisignaal en de samengestelde ontvangersignalen aangegeven als een functie van de tijd. Opgemerkt zal worden, dat de kruiskorrelatie-10 uitgang pieken vertoont, welke kunnen worden uitgelegd in termen van compressiegolfaankomst, dwarsgolfaankomst, directe-golfaankomst en Stonely-golfaankomst. Looptijden voor deze verschillende akoestische modes kunnen aldus worden berekend door de looptijd-computer 26 door vergelijking van deze aankomsten met de synchroni-15 satie-impuls en het afleiden van het tijdverschil daarmee tot deze aankomsten.In Figure 4, the sweep signal, the composite receiver signal and the cross-correlation of the sweep signal and the composite receiver signals are indicated as a function of time. It will be noted that the cross-correlation-10 output exhibits peaks, which can be explained in terms of compression wave arrival, cross wave arrival, direct wave arrival, and Stonely wave arrival. Transit times for these different acoustic modes can thus be calculated by the transit time computer 26 by comparing these arrivals with the synchronization pulse and deriving the time difference therewith to these arrivals.
Het zal een deskundige in deze techniek duidelijk zijn, dat vermogen voor de werking van de boorgatelektronica evenals de oppervlakte-elektronica kan worden geleverd vanaf een op 20 de oppervlakte gelegen voeding 17 via geleiders van de boorputlog-kabel 13. Geschikte boorgatvoedingsomzetters (niet getekend) kunnen zijn aangebracht in de boorgatsonde 11 teneinde werkspanningen te leveren voor de elektronische boorgatstelsels op een wijze als bekend in de techniek.One skilled in the art will appreciate that power for the operation of the borehole electronics as well as the surface electronics can be supplied from a surface power supply 17 through conductors of the borehole log cable 13. Suitable borehole power converters (not shown) may be mounted in the borehole probe 11 to provide operating voltages for the electronic borehole systems in a manner known in the art.
25 In figuur 2 is een akoestische golfvorm uit een ge pulseerde transductor zoals gebruikt bij de bekende techniek, getekend. De typerende akoestische golfvorm kan worden uitgelegd overeenkomstig voortplantingssnelheden van verschillende modes van akoestische energievoortplanting in het boorgat. Aldus wordt 30 de aanvankelijke aankomst in het algemeen uitgelegd als die van de compressiegolf, welke gewoonlijk sneller wordt voortgeplant door de aardformaties in de nabijheid van een putboorgat. Later in de aankomstgolfvorm verschijnen energiepieken, welke kunnen worden uitgelegd als de dwarsgolf, de fluïdumgolf en de Stonely-golf-35 delen van de akoestische golfvorm. Afhankelijk van de afstand tussen zender en ontvanger en de hoeveelheid reflectie optredend bin- 8100250 -10- nen het boorgat, kan interferentie optreden tussen de verschillende modes van voortplanting bij bekende gepulseerde akoestische loop-tijdmetingen voor de verschillende modes van akoestische voortplanting. De onderhavige uitvinding kan door het gebruik van een 5 uniek of karakteristiek variabel zwaaifrequentiesignaal en korre-latie van dit signaal met de gehele akoestische golfreeks aankomend bij de ontvangtransductor, sneller identificeerbare uitgangsimpul-sen leveren op de kruiskorrelatoruitgang zoals getekend in figuur 4 voor het scheiden van de verschillende aankomsten van akoestische 10 modusvoortplanting op een wijze, superieur aan die bekend volgens de techniek. Aldus worden betere akoestische looptijdmetingen geleverd van compressie-, dwars-, Stonely en andere modes van akoestische voortplanting door de uitvinding, welke onderhevig zijn aan dubbelzinnige interpretatie bij de bekende techniek.Figure 2 shows an acoustic waveform from a pulsed transducer as used in the prior art. The typical acoustic waveform can be interpreted according to propagation rates of different modes of downhole acoustic energy propagation. Thus, the initial arrival is generally explained as that of the compression wave, which is usually propagated faster through the earth formations in the vicinity of a well borehole. Later in the arrival waveform, energy peaks appear, which can be explained as the cross wave, the fluid wave and the Stonely wave-35 parts of the acoustic waveform. Depending on the distance between transmitter and receiver and the amount of reflection occurring within the borehole, interference may occur between the different modes of propagation in known pulsed acoustic transit measurements for the different modes of acoustic propagation. The present invention, using a unique or characteristic variable sweep frequency signal and correlation of this signal with the entire acoustic waveform arriving at the receive transducer, can provide more quickly identifiable output pulses at the cross-correlator output as shown in Figure 4 to separate the different arrivals of acoustic mode propagation in a manner superior to that known in the art. Thus, better acoustic runtime measurements of compression, transverse, Stonely and other modes of acoustic propagation by the invention are provided, which are subject to ambiguous interpretation in the prior art.
15 Het zal voor een deskundige duidelijk zijn, dat de akoestische zendtransductor en akoestische ontvangtransductor volgens de uitvinding kunnen worden gemonteerd op steunarmen (niet getekend) en worden gedrukt tegen de wand van het boorgat naar wens, in plaats van te zijn ondergebracht in het lichaam van de 20 sonde zoals getekend in figuur 1. Overeenkomstig zou een rugarm (niet getekend) kunnen worden gebruikt naar wens om het lichaam van de sonde van figuur 1 te drukken tegen een wand van het boorgat. Vanwege de statistische aard van de kruiskorrelatie bij het detecteren van de aankomende signalen bij de ontvangtransductors 25 volgens de uitvinding is zogenaamde "wegruis" of ruis opgewekt door beweging van het loggereedschap door het boorgat tot een minimum beperkt.It will be apparent to one skilled in the art that the acoustic transmit transducer and acoustic receive transducer of the invention can be mounted on support arms (not shown) and pressed against the borehole wall as desired, rather than being housed in the body of the probe as shown in Figure 1. Accordingly, a back arm (not shown) could be used as desired to press the body of the probe of Figure 1 against a borehole wall. Due to the statistical nature of the cross-correlation when detecting the arriving signals at the receive transducers 25 of the invention, so-called "road noise" or noise generated by movement of the log tool through the borehole is minimized.
Het zal duidelijk.zijn dat wijzigingen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.It will be clear that changes are possible within the scope of the invention.
30 810025030 8100250
Claims (17)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12995280A | 1980-03-13 | 1980-03-13 | |
| US12995280 | 1980-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8100250A true NL8100250A (en) | 1981-10-01 |
Family
ID=22442366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8100250A NL8100250A (en) | 1980-03-13 | 1981-01-20 | ACOUSTIC LOG SYSTEM WITH SWING ENERGY SOURCE. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU540781B2 (en) |
| BR (1) | BR8101360A (en) |
| CA (1) | CA1161151A (en) |
| DE (1) | DE3106345A1 (en) |
| GB (1) | GB2071847A (en) |
| IT (1) | IT1138970B (en) |
| NL (1) | NL8100250A (en) |
| NO (1) | NO810399L (en) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2514152A1 (en) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Elf Aquitaine | SEISMIC EXPLORATION METHOD BY ACOUSTIC DIAGRAPHY |
| US4633449A (en) * | 1982-10-15 | 1986-12-30 | Ingram John D | Method and apparatus for indirect determination of shear velocity from guided modes |
| US4774693A (en) * | 1983-01-03 | 1988-09-27 | Exxon Production Research Company | Shear wave logging using guided waves |
| US4852067A (en) * | 1983-05-31 | 1989-07-25 | Schlumberger Well Services | Low frequency sonic logging |
| US4832148A (en) * | 1987-09-08 | 1989-05-23 | Exxon Production Research Company | Method and system for measuring azimuthal anisotropy effects using acoustic multipole transducers |
| US4829489A (en) * | 1988-06-01 | 1989-05-09 | Western Atlas International, Inc. | Method of determining drill string velocity |
| FI84402C (en) * | 1989-01-13 | 1991-11-25 | Kajaani Electronics | Method and apparatus for determining moisture content of the material |
| FR2666946B1 (en) * | 1990-09-17 | 1992-12-04 | Inst Francais Du Petrole | METHOD AND DEVICE FOR SYNCHRONIZING ON AN EXTERNAL EVENT THE SAMPLING OF MEASUREMENT SIGNALS BY AN OVER-SAMPLING TYPE SCANNING ASSEMBLY. |
| US6366531B1 (en) | 1998-09-22 | 2002-04-02 | Dresser Industries, Inc. | Method and apparatus for acoustic logging |
| US6564899B1 (en) | 1998-09-24 | 2003-05-20 | Dresser Industries, Inc. | Method and apparatus for absorbing acoustic energy |
| US6213250B1 (en) | 1998-09-25 | 2001-04-10 | Dresser Industries, Inc. | Transducer for acoustic logging |
| US6429784B1 (en) | 1999-02-19 | 2002-08-06 | Dresser Industries, Inc. | Casing mounted sensors, actuators and generators |
| DE102012104009B4 (en) * | 2012-05-08 | 2016-09-22 | Tutech Innovation Gmbh | Quality assurance process for creating piles and open profile for it |
-
1981
- 1981-01-20 NL NL8100250A patent/NL8100250A/en not_active Application Discontinuation
- 1981-01-22 GB GB8101876A patent/GB2071847A/en not_active Withdrawn
- 1981-02-05 NO NO810399A patent/NO810399L/en unknown
- 1981-02-13 CA CA000370877A patent/CA1161151A/en not_active Expired
- 1981-02-20 DE DE19813106345 patent/DE3106345A1/en not_active Withdrawn
- 1981-02-27 IT IT20040/81A patent/IT1138970B/en active
- 1981-03-09 BR BR8101360A patent/BR8101360A/en unknown
- 1981-03-11 AU AU68240/81A patent/AU540781B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU540781B2 (en) | 1984-12-06 |
| DE3106345A1 (en) | 1982-02-25 |
| IT1138970B (en) | 1986-09-17 |
| GB2071847A (en) | 1981-09-23 |
| AU6824081A (en) | 1981-09-17 |
| IT8120040A0 (en) | 1981-02-27 |
| NO810399L (en) | 1981-09-14 |
| BR8101360A (en) | 1981-09-15 |
| CA1161151A (en) | 1984-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4450540A (en) | Swept energy source acoustic logging system | |
| US7310580B2 (en) | Method for borehole measurement of formation properties | |
| US4328567A (en) | Methods and apparatus for acoustic logging in earth formations | |
| US3292143A (en) | Method and apparatus for geophysical exploration utilizing variation in amplitude attenuation of different frequencies | |
| US4575830A (en) | Indirect shearwave determination | |
| US3794976A (en) | Methods and apparatus for acoustically investigating earth formations using shear waves | |
| US3376950A (en) | Acoustical well logging methods and apparatus for determining the dip and other characteristics of earth formations traversed by a borehole | |
| US4718046A (en) | Method for driving a bender-type transmitter of a borehole logging tool to sequentially produce acoustic compressional and tube waves | |
| JPH08503784A (en) | Method of deducing bottom reflectance in dual sensor seismic survey | |
| GB2422433A (en) | Seismoelectric and acoustic permeability determination | |
| US5406530A (en) | Pseudo-random binary sequence measurement method | |
| NL8100250A (en) | ACOUSTIC LOG SYSTEM WITH SWING ENERGY SOURCE. | |
| US3526874A (en) | Method and apparatus for sonic dip measurement | |
| GB2348023A (en) | Synchronising clocks in seismic surveys | |
| US4293934A (en) | Circumferential acoustic device | |
| US5031467A (en) | Pulse echo technique for detecting fluid flow | |
| US3811529A (en) | Acoustic logging apparatus for travel time and cement bond logging | |
| US3691518A (en) | Methods and apparatus for acoustic travel time and cement bond logging | |
| US3401772A (en) | Method for logging cased boreholes | |
| US3311875A (en) | Elastic wave well logging | |
| JP2862171B2 (en) | Nondestructive method for measuring physical properties of formation using acoustic waves | |
| US3739328A (en) | Acoustic impedance logging using reflection coefficients | |
| US4419748A (en) | Continuous wave sonic logging | |
| CA1153815A (en) | Apparatus and method for determining velocity of acoustic waves in earth formations | |
| US4320470A (en) | Method and apparatus for acoustic well logging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BV | The patent application has lapsed |