SU1698864A1 - Acoustic well logging device using lamb waves - Google Patents
Acoustic well logging device using lamb waves Download PDFInfo
- Publication number
- SU1698864A1 SU1698864A1 SU884644062A SU4644062A SU1698864A1 SU 1698864 A1 SU1698864 A1 SU 1698864A1 SU 884644062 A SU884644062 A SU 884644062A SU 4644062 A SU4644062 A SU 4644062A SU 1698864 A1 SU1698864 A1 SU 1698864A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- waves
- case
- acoustic
- diameter
- logging
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к геофизическим исследовани м скважин и может быть использовано при каротаже через насосно-компрессорные трубы дл оценки проницаемости и других свойств пластов, вскрытых бурением. Целью изобретени вл етс расширение области применени прибора за счет проведени каротажа через насосно-компрессорные трубы. Цель изобретени достигаетс за счет выполнени в корпусе скважинного прибора сквозных отверстий в месте установки преобразовател с диаметром 0,7-0,8 диаметра корпуса. При этом площадь каждого пьезоэлемента не менее сечени сквозного отверсти , а толщина пластины, размещенной в центре корпуса перпендикул оно оси отверсти , не более 0,3 толщины пьезоэлемента . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (ЛThe invention relates to geophysical studies of wells and can be used in logging through tubing to assess the permeability and other properties of formations exposed by drilling. The aim of the invention is to expand the field of application of the instrument by carrying out logging through the tubing. The purpose of the invention is achieved by making through holes in the case of the downhole tool at the installation site of a converter with a diameter of 0.7-0.8 of the case diameter. At the same time, the area of each piezoelectric element is not less than the cross section of the through hole, and the thickness of the plate placed in the center of the body perpendicular to the axis of the hole is not more than 0.3 of the thickness of the piezoelectric element. 1 hp f-ly, 3 ill. (L
Description
Изобретение относитс к геофизическим исследовани м скважин и может быть использовано при каротаже через насосно-компрессорные трубы (НКТ) дл оценки проницаемости и других свойств пластов, вскрытых бурением.The invention relates to well logging and can be used in logging through tubing to evaluate permeability and other properties of formations exposed by drilling.
Известен скважинный прибор дл акустического каротажа, позвол ющий проводить акустические исследовани обсаженных нефт ных и газовых скважин, диаметром 115 мм и более, через НКТ внутренним диаметром от 50 мм. Диаметр скважинногоA downhole acoustic logging tool is known, which allows acoustic surveys of cased oil and gas wells with a diameter of 115 mm and more through tubing with an internal diameter of 50 mm. Borehole diameter
прибора 36 мм. Скважинный прибор состоит из корпуса, в котором установлены излучающий и приемный преобразователи . Широкополосный излучающий преобразователь работает в диапазоне частот 5-25 кГц, что позвол ет проводить исследовани на преломленных (головных) волнах. Недостатком данного устройства вл етс невозможность проведени каротажа на низкочастотных волнах Лэмба, дл возникновени которых необходимо, чтобы длины излучаемых волн Д превышали величину диаметра скважины, ft /dc 1.device 36 mm. A downhole tool consists of a housing in which radiating and receiving transducers are installed. The broadband radiating transducer operates in the 5-25 kHz frequency range, which allows studies to be performed on refracted (head) waves. The disadvantage of this device is the impossibility of conducting logging on low-frequency Lamb waves, for the occurrence of which it is necessary that the lengths of radiated waves D exceed the diameter of the well, ft / dc 1.
оэ со ооoe so oo
00 О5 Ј00 O5 Ј
Дл рассмотренного прибора максимальна длина волны - 60 мм, т.е. $ /dcЈ 0,5. Условие возникновени волны Лэмба не выполн етс , что снижает информативность акустических исследований , поскольку динамические параметры волн Лэмба характеризуют проницаемость и трещимоватость присква- жинной зоны.For the considered device, the maximum wavelength is 60 mm, i.e. $ / dcЈ 0.5. The condition for the origin of the Lamb wave is not fulfilled, which reduces the information content of the acoustic studies, since the dynamic parameters of the Lamb waves characterize the permeability and crackability of the near-well zone.
Известен скважинный прибор дл акустического каротажа на волнах Лэмба, состо щий из корпусов, содержащих генератор и усилитель. В корпусах размещены приемный и два излучающих преобразовател . Возможность проведени каротажа на волнах Лэмба достигаетс за счет того, что в 1 спектре излучающих широкополосных j преобразователей имеют место частоты кГц. Упругие волны с низкими частотами имеют длины волн 0,5-0,2 м, что, как правило, больше диаметра исследуемых скважин. Циаметр каротажного прибора АКН-1 - 100 мм и определ етс в основном габаритными размерами излучающих преобразователей . Недостатком данного устройства вл етс невозможность его использовани при проведении каротажа через НКТ, что также снижает информатив- ность акустических исследований скважин.A well-known downhole tool for acoustic logging on Lamb waves is known, consisting of housings containing a generator and an amplifier. The receiving and two radiating converters are located in the cases. The logging capability on Lamb waves is achieved due to the fact that in 1 spectrum of radiating j broadband transducers, frequencies of kHz are present. Elastic waves with low frequencies have wavelengths of 0.5-0.2 m, which, as a rule, are larger than the diameter of the wells under study. The diameter of the AKN-1 logging tool is 100 mm and is determined mainly by the overall dimensions of the radiating transducers. The disadvantage of this device is the impossibility of its use when conducting logging through the tubing, which also reduces the information content of acoustic well surveys.
Целью изобретени вл етс расширение области изменени прибора за счет проведени каротажа через насосно-компрессорные трубы.The aim of the invention is to expand the area of change of the instrument by conducting logging through the tubing.
На фиг.1 изображена одна из схем скважинного прибора; на фиг.2 - сечение скважинного прибора в месте установки преобразовател ; на фиг.З вид волновых картин, зарегистрированных прибором в скважине диаметром 200 мм.Figure 1 shows one of the diagrams of the downhole tool; figure 2 - cross section of the downhole tool in the installation location of the transducer; Fig. 3 is a view of wave patterns registered by the device in a well with a diameter of 200 mm.
Скважинный прибор состоит из корпуса 1, набора преобразователей 2, генератора 3 и усилител 4, В месте установки преобразовател в корпусе 1 прибора выполнено сквозное отверстие 5, диаметром dOTe c° сплошной , стенкой. В центре корпуса перпендикул рно оси отверсти жестко закреплен упругий элемент 6 в виде пластины, толщиной Ьпл и диаметромThe downhole device consists of a housing 1, a set of transducers 2, a generator 3 and an amplifier 4. At the installation site of the converter in the housing 1 of the device, a through hole 5, with a diameter dOTe c ° solid, is made. In the center of the body perpendicular to the axis of the hole there is a rigidly fixed elastic element 6 in the form of a plate, with thickness Lp and diameter
1S9886441S988644
л рно. Дл увеличени информативности в части излучающих преобразователей устанавЯивают акустически же- . , сткую пластину 8, герметизирующую отверстие.lrno In order to increase the information content in terms of radiating transducers, acoustically the same is installed. , stiff plate 8, sealing hole.
Устройство работает следующим образом,The device works as follows
С помощью коммутационного уст- 10 ройства (не показано) часть преобразователей 2 подключаетс к генератору 3 и работает в режиме излу15Using a switching device (not shown), part of the transducers 2 is connected to generator 3 and operates in the radiation mode.
2020
2525
30thirty
3535
4040
4545
5050
1ад1ad
На обеих сторонах упругого элемента 6 размещены плоские пьезоэле- менты 7, толщиной hn9 и диаметром dnj. Пьезоэлементы соединены с генератором 3 параллельно и разнопо55On both sides of the elastic element 6 are placed flat piezoelements 7, of thickness hn9 and diameter dnj. The piezoelectric elements are connected to the generator 3 in parallel and differently 55
чени , друга часть - к усилителю k и работает в режиме приема упругих волн. При поступлении на пьезоэле- менте 7 пр моугольного импульса длительностью Ј , один из пьезоэле- ментов сжимаетс , другой - расшир етс . Возникает сила, направленна перпендикул рно поверхности пье- зоэлемента и действующа на упругий элемент 6 и объем жидкости в отверстии, параметры которых определ ют минимальную частоту вынужденных колебаний жидкости в скважине. Частота генерируемых упругих волн зависит от минимальной частоты Ј , и путем выбора Ј устанавливаетс такой, чтобы выполн лось условие ft/dc 1, что позвол ет проводить акустический каротаж на волнах Лэмба. Пример пакета колебаний волны 9 Лэмба, зарегистрированного одним из преобразователей , приведен на фиг. 3. Дл повышени информативности исследований в случае прот женных работающих пластов понижают частоту излу- чени путем увеличени t . В определенных типах разрезов дл повышени эффективности определени проницаемости пластов по динамическим параметрам волн Лэмба необходимо знать затухани сдвиговых волн. В этом случае дл повышени информа- ч тивности акустических исследований в части излучающих преобразователей устанавливают акустически жесткие пластины, герметически закрывающие отверсти с одной из сторон. При этом возникает одностороннее направленное давление на стенку скважины , что создает возможность селективного возбуждени и приема сдвиговых волн 10 (фиг. 3).The other part is connected to the amplifier k and operates in the mode of receiving elastic waves. Upon receipt of a rectangular pulse with a duration of на on the piezoelement 7, one of the piezoelectric elements is compressed, the other expands. There is a force directed perpendicular to the surface of the piezoelement and acting on the elastic element 6 and the volume of fluid in the hole, the parameters of which determine the minimum frequency of forced fluid oscillations in the well. The frequency of the generated elastic waves depends on the minimum frequency Ј, and by choosing Ј it is set such that the condition ft / dc 1 is satisfied, which allows acoustic logging on Lamb waves. An example of an oscillation wave packet of a 9 Lamb registered by one of the transducers is shown in FIG. 3. In order to increase the informativity of studies in the case of extended working layers, reduce the radiation frequency by increasing t. In certain types of cuts, it is necessary to know the shear wave attenuation in order to increase the efficiency of determining the permeability of the formations from the dynamic parameters of the Lamb waves. In this case, in order to increase the informativity of acoustic research in terms of radiating transducers, acoustically rigid plates are installed, hermetically closing the holes on one of the sides. In this case, a one-sided directed pressure on the borehole wall occurs, which creates the possibility of selective excitation and reception of shear waves 10 (Fig. 3).
Принцип конструкции скважинного прибора заключаетс в том, что на формирование волн Лэмба не вли ет характеристика направленности излучающего элемента, а важно собст5The principle of the downhole tool design is that the Lamb wave shaping is not affected by the directional characteristic of the radiating element, and it is important that
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
чени , друга часть - к усилителю k и работает в режиме приема упругих волн. При поступлении на пьезоэле- менте 7 пр моугольного импульса длительностью Ј , один из пьезоэле- ментов сжимаетс , другой - расшир етс . Возникает сила, направленна перпендикул рно поверхности пье- зоэлемента и действующа на упругий элемент 6 и объем жидкости в отверстии, параметры которых определ ют минимальную частоту вынужденных колебаний жидкости в скважине. Частота генерируемых упругих волн зависит от минимальной частоты Ј , и путем выбора Ј устанавливаетс такой, чтобы выполн лось условие ft/dc 1, что позвол ет проводить акустический каротаж на волнах Лэмба. Пример пакета колебаний волны 9 Лэмба, зарегистрированного одним из преобразователей , приведен на фиг. 3. Дл повышени информативности исследований в случае прот женных работающих пластов понижают частоту излу- чени путем увеличени t . В определенных типах разрезов дл повышени эффективности определени проницаемости пластов по динамическим параметрам волн Лэмба необходимо знать затухани сдвиговых волн. В этом случае дл повышени информа- ч тивности акустических исследований в части излучающих преобразователей устанавливают акустически жесткие пластины, герметически закрывающие отверсти с одной из сторон. При этом возникает одностороннее направленное давление на стенку скважины , что создает возможность селективного возбуждени и приема сдвиговых волн 10 (фиг. 3).The other part is connected to the amplifier k and operates in the mode of receiving elastic waves. Upon receipt of a rectangular pulse with a duration of на on the piezoelement 7, one of the piezoelectric elements is compressed, the other expands. There is a force directed perpendicular to the surface of the piezoelement and acting on the elastic element 6 and the volume of fluid in the hole, the parameters of which determine the minimum frequency of forced fluid oscillations in the well. The frequency of the generated elastic waves depends on the minimum frequency Ј, and by choosing Ј it is set such that the condition ft / dc 1 is satisfied, which allows acoustic logging on Lamb waves. An example of an oscillation wave packet of a 9 Lamb registered by one of the transducers is shown in FIG. 3. In order to increase the informativity of studies in the case of extended working layers, reduce the radiation frequency by increasing t. In certain types of cuts, it is necessary to know the shear wave attenuation in order to increase the efficiency of determining the permeability of the formations from the dynamic parameters of the Lamb waves. In this case, in order to increase the informativity of acoustic research in terms of radiating transducers, acoustically rigid plates are installed, hermetically closing the holes on one of the sides. In this case, a one-sided directed pressure on the borehole wall occurs, which creates the possibility of selective excitation and reception of shear waves 10 (Fig. 3).
Принцип конструкции скважинного прибора заключаетс в том, что на формирование волн Лэмба не вли ет характеристика направленности излучающего элемента, а важно собственно возможность создани низкочастотных управл емых колебаний жидкости в скважине, которые в силу инерционности и в зкости последней уже на незначительных рассто ни х от точки возбуждени приобретают , плоский фронт и превращаютс в волну давлени . Такие колебани создаютс упругим элементом в виде пластины с возбуждающими ее плоскими пьезоэлементами, работающими в режиме смещений и излучающими непосред ственно в скважину. Частота излучени з значительной степени зависи от величины присоединенной массы среды, окружающей упругий элемент. При dOTe/dnp 0,7-0,8, величина присоединенной массы равна массе жидкости, скорость смещени частиц в которой равна скорости смещени на передней стенке пьезоэлемента.The principle of the downhole tool design is that the formation of Lamb waves is not affected by the directional characteristic of the radiating element, and the possibility of creating low-frequency controlled oscillations of the fluid in the well, which by virtue of inertia and viscosity of the latter excitations acquire a flat front and turn into a pressure wave. Such oscillations are created by an elastic element in the form of a plate with flat piezoelements exciting it, operating in the mode of displacements and radiating directly into the well. The frequency of radiation is largely dependent on the size of the added mass of the medium surrounding the elastic element. At dOTe / dnp 0.7-0.8, the value of the added mass is equal to the mass of the liquid, the particle displacement velocity in which is equal to the displacement velocity on the front wall of the piezoelectric element.
Таким образом, если диаметр прибора определен двум стандартами: 3 и 42 мм, то диаметры отверстий выбираютс соответственно в интервалах: 25,2-28,8 мм и 29,-33,6 мм.Thus, if the diameter of the device is defined by two standards: 3 and 42 mm, then the diameters of the holes are chosen, respectively, in the intervals: 25.2-28.8 mm and 29, -33.6 mm.
При выполнении упругого элемента из материала, акустические и плот- ностные характеристики которого близки к аналогичным свойствам пьез элементов, конструкци из упругого элемента и пьезоэлементов акустически однородна. В качестве материала упругого элемента используют медь, либо ее сплавы. В качестве пьезоэлементов - пьезокерамика типа ЦТС- 23 и др. При толщине упругого элемента не более 0,3 Ьпэ обеспечиваютс наиболее высокие амплитуды излучени при сохранении целостности пьезоэлементов и конструкции подвижной системы в целом. Диаметр пьезоэлементов должен быть близок или равен диаметру отверсти , чтобы помимо понижени частоты подвижной системы обеспечить плоский фронт излучаемой волны и ослабить возбуждение головных волн за счет расхо0When an elastic element is made of a material whose acoustic and density characteristics are close to those of the piez elements, the structure of the elastic element and piezo elements is acoustically homogeneous. As the material of the elastic element using copper or its alloys. Piezoelectric ceramics of the PZT-23 type, etc., are used as piezoelements. With a thickness of an elastic element of not more than 0.3 kPe, the highest radiation amplitudes are provided, while maintaining the integrity of the piezoelectric elements and the design of the mobile system as a whole. The diameter of the piezoelectric elements must be close to or equal to the diameter of the hole, in addition to lowering the frequency of the moving system, to provide a flat front of the radiated wave and to weaken the excitation of the head waves due to the expense
00
д щихсь волн от краев пьезоэлементов .waves from the edges of the piezoelectric elements.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884644062A SU1698864A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | Acoustic well logging device using lamb waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884644062A SU1698864A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | Acoustic well logging device using lamb waves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1698864A1 true SU1698864A1 (en) | 1991-12-15 |
Family
ID=21425823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884644062A SU1698864A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | Acoustic well logging device using lamb waves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1698864A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA010880B1 (en) * | 2005-03-02 | 2008-12-30 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | A method of evaluating a characteristic of an area between the inside wall of a casing and a formation |
RU2505675C1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-01-27 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method for properties determination of carbohydrate formation and fluids produced in extraction process |
EA037631B1 (en) * | 2020-07-14 | 2021-04-23 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Тота Системс" | Method for determining physical values in a well based on piezoresonance sensors without electronics and a device for its implementation |
-
1988
- 1988-12-30 SU SU884644062A patent/SU1698864A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Аппаратура акустическа малогабаритна семиканальна АКИ-Зб-7 дл контрол испытани нефтегазовых объектов. ВДНХ СССР, проспект Мингео СССР НПО Рудгеофизика, 1987, 2с. Инструкци по эксплуатации и проведению измерений с аппаратурой широкополосного акустического каротажа АКП-1, П.: ВНИИЯГГ, 1980, с. , 32 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA010880B1 (en) * | 2005-03-02 | 2008-12-30 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | A method of evaluating a characteristic of an area between the inside wall of a casing and a formation |
RU2505675C1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-01-27 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method for properties determination of carbohydrate formation and fluids produced in extraction process |
EA037631B1 (en) * | 2020-07-14 | 2021-04-23 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Тота Системс" | Method for determining physical values in a well based on piezoresonance sensors without electronics and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2358292C2 (en) | Multipolar source | |
US5027331A (en) | Acoustic quadrupole shear wave logging device | |
US4899844A (en) | Acoustical well logging method and apparatus | |
US7773454B2 (en) | Method and apparatus for cement evaluation using multiple acoustic wave types | |
US4932003A (en) | Acoustic quadrupole shear wave logging device | |
US5852587A (en) | Method of and apparatus for sonic logging while drilling a borehole traversing an earth formation | |
US6957700B2 (en) | Self-calibrated ultrasonic method of in-situ measurement of borehole fluid acoustic properties | |
EP0679910B1 (en) | Method of sonic logging while drilling a borehole traversing an earth formation | |
US5831934A (en) | Signal processing method for improved acoustic formation logging system | |
US5703836A (en) | Acoustic transducer | |
US20070104027A1 (en) | Tool for measuring perforation tunnel depth | |
US20090073806A1 (en) | Method and Apparatus for Generating Acoustic Signals with a Single Mode of Propagation | |
AU632653B2 (en) | Method of acoustic well logging | |
JPS5923274A (en) | Acoustic bipolar shear wave measuring device | |
US20090230969A1 (en) | Downhole Acoustic Receiver with Canceling Element | |
EP0231063B1 (en) | Borehole logging method for determining the damping of acoustic tube waves in subsurface formations along a borehole wall | |
SU1698864A1 (en) | Acoustic well logging device using lamb waves | |
US20160146956A1 (en) | Versatile Acoustic Source | |
Tochikawa et al. | Acoustic telemetry: the new MWD system | |
CN216642082U (en) | Low-frequency multimode dipole transmitting transducer | |
US11860328B2 (en) | Detection system for detecting discontinuity interfaces and/or anomalies in pore pressures in geological formations | |
EP0224350A2 (en) | Borehole logging tool | |
JPS62142291A (en) | Acoustic logging device | |
Balogh | The borehole tubewave damper probe | |
EP0113943A1 (en) | Shear wave acoustic logging system |