JPH06130158A

JPH06130158A - 高分解能検層方法及び装置

Info

Publication number: JPH06130158A
Application number: JP30089291A
Authority: JP
Inventors: Michael Ekstrom; エクストロームマイケル; Rossi David; ロッシデイビッド; Safinya Kambiz; サフィンヤカンビズ
Original assignee: Schlumberger Overseas SA
Current assignee: Schlumberger Overseas SA
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1991-11-16
Publication date: 1994-05-13
Also published as: AU8810891A; MX9102185A; IE914077A1; NO914591L; ZA919218B; EP0487424A1; FR2669741B1; NO914591D0; FR2669741A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】穿孔が横断する地層の地層岩石物理的評価の
ために適した１組の相補的な測定信号を供給し、高分解
能で評価することを可能とするコヒーレントな測定値を
採取するための検層方法及び装置を提供する。【構成】本検層装置は、地層１３を検査するために穿
孔１１の壁に対して押圧されるパッド２０上に並べられ
た複数個の検知装置４２，４３，４４を有し、地層内の
固有抵抗、密度、光電子吸収係数、マイクロ波の伝搬特
性等のような複数個の物理的パラメータに応答する。該
検知装置は、穿孔の長手軸方向、半径方向、方位方向に
おいて１インチの大きさ程度に選択された寸法を持った
実質的に等しい検査体積を表わす測定信号を供給する。
パッド２０の変位が検知され、且つ該変位に応答して、
深さ補正測定信号が発生され、これらの補正信号を結合
することにより、穿孔近傍における地層の小さな体積の
コヒーレントな解釈を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、穿孔により横断される
地層の調査及び検査に関する技術であって、更に詳細に
は、地層の油層岩石物理特性を決定することを可能とす
る高分解能のロギング即ち検層方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ウエルロギング即ちさく井検層の主要な
目的のうちの１つは、ボアホール即ち穿孔が通過する貯
留岩の油層岩石物理特性、例えば多孔度、流体飽和度、
粘土含有率、等の特性を評価することである。これらの
油層岩石物理特性は直接的に測定することが不可能なも
のであり、穿孔内において逐次的に又は同時的に下降さ
れる検層装置により採取される複数個の物理的パラメー
タ（固有抵抗、誘電率、音波伝搬速度、密度、自然放射
能等）の測定値を結合することにより決定される。

【０００３】幾つかの測定値が結合される装置の一例は
米国特許第４，７０３，２７７号（Ｋｅｎｙｏｎｅｔ
ａｌ）に記載されている。結合型測定は、複数個の検
知装置乃至はセンサによって行なわれ、それ等のうちの
幾つかはマンドレル上に装着されており、該マンドレル
は穿孔内の中心又は中心から外れて位置させることが可
能であり、一方他のものはボアホールの壁と係合すべく
適合されたパッド上に装着されている。これらのセンサ
は、異なった半径方向の浸透深さ及び異なった長手軸方
向の分解能を有している。

【０００４】幾つかのセンサは穿孔を取巻くゾーンを調
査即ち検査する。他のもの、例えばパッド上に装着され
ているセンサは、半径方向に沿って指向されている。測
定が行なわれている間に、検層用装置が穿孔の軸の周り
に回転し、且つ、その結果、該装置に沿って離隔されて
いる２個のパッドは、通常、それらが穿孔の軸に沿って
同一のレベルに配置されている場合には、同一の方位方
向に沿って指向されるものではない。穿孔のあるレベル
における地層のゾーンの油層岩石物理特性を得るために
は、現在までのところ、このレベルにおける種々のセン
サにより採取された異なった測定値を結合させる方法が
取られている。本発明者らは鋭意研究の結果、このよう
な態様で測定値を結合させることは、貯留岩の油層岩石
物理特性の計算においてエラーを発生させる場合がある
ことを知得した。なぜならば、調査乃至は検査されるゾ
ーンが著しく異なるからである。

【０００５】最近において、炭化水素貯留部の高分解能
評価に対する要求が高まっている。石油会社は、例え
ば、従来の検層手段では生産能力を決定することができ
なかったり又その存在すら検知することができなかった
ために、未使用状態のままである一連の薄い層によって
形成される非一様な貯留部に益々関心を示している。従
って、岩石地層の小さな体積のゾーンに関係する貯留岩
の地層岩石物理特性をより完全に評価することが可能で
あることが重要である。非一様な地層の場合には、通常
のさく井検層測定信号の解釈におけるエラーは許容可能
なものではなくなる。なぜならば、検査されるゾーンは
非常に異なるものだからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、穿孔が横断
する地層を高分解能で評価することを可能とするコヒー
レントな測定値を採取するための検層方法及び装置を提
供することを目的とする。本発明の別の目的とするとこ
ろは、地層の地層岩石物理的評価のために適した１組の
相補的な測定信号を供給する高分解能検層技術を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の側面にお
いては、穿孔により横断される地層を調査即ち検査する
検層方法が提供され、本発明方法においては、壁と係合
するパッドを穿孔内に下降するステップを有している。
該パッドは、穿孔の長手軸方向に沿って並んで配設され
且つ地層の複数個の物理的パラメータに応答する複数個
の検知装置を有している。本方法は、更に、前記検知装
置で測定信号を発生するステップを有している。前記測
定信号は地層の実質的に等しい検査体積に関係してお
り、前記検査体積は穿孔の長手軸方向、半径方向、方位
方向において１インチ（２．５４ｃｍ）の大きさの程度
の選択した寸法を有している。更に、穿孔に沿っての壁
係合用パッドの変位が検知され且つ長手軸方向に補正さ
れた測定信号が前記検知された変位及び前記測定信号に
応答して発生され、従って前記補正された測定信号は、
選択された寸法に対応する寸法を有しており且つ穿孔の
一方の側部に位置された単一の地層ゾーンに関係してい
る。

【０００８】該検知装置のうちの１つ又はそれ以上は、
初期的測定信号を与えることが可能であり、それらの検
査ゾーンにおける長手軸寸法は、選択した長手軸寸法と
は異なっている。この検知装置により穿孔に沿っての複
数個の位置において採取される初期的測定値を結合し、
長手軸方向を包含する等しい検査体積に対応する測定信
号が得られる。

【０００９】該検知装置のうちの幾つかは、該パッド上
において横断方向に配設された複数個の検知器要素を有
することが可能である。該検知器要素により与えられる
初期的測定信号を結合して所望の方位範囲が得られる。

【００１０】本発明の別の側面によれば、穿孔が横断す
る地層を調査即ち検査する検層装置が提供される。本検
層装置は、穿孔の壁に対して変位すべく適合された長尺
状のパッドを有している。複数個の検知装置が、各々が
地層の異なった物理的パラメータを表わす複数個の測定
信号を発生するために、該パッドの長手方向に沿って並
べられて前記パッド上に配設されている。前記検知装置
は、実質的に等しい半径方向の検査深さ及び実質的に等
しい方位範囲を有している。更に、該検知装置の長手方
向分解能は、前記検知装置が、前記穿孔の長手軸方向、
半径方向、方位方向において１インチの大きさの程度の
寸法を持った地層の実質的に等しい検査体積に関する測
定信号を与えるように選択されている。

【００１１】好適には、該検知装置は、地層の固有抵抗
に応答するセンサと、地層の密度及び光電子吸収に応答
するセンサと、地層を介しての高周波数電磁波の伝搬特
性に応答するセンサとを有している。好適実施例におい
ては、該パッドは、その長手軸方向に他のセンサと並ん
でおり且つマッドケーキの厚さ及びパッドとボアホール
の壁との間の距離を検知すべく適合された付加的なセン
サを有している。該検知装置からの測定信号を結合し
て、地層の地層岩石物理特性を表わす信号を発生させる
ことが可能である。

【００１２】

【実施例】本明細書においては、「長手軸」という用語
は、穿孔の軸に平行な方向を示すために使用されてお
り、且つ「半径方向」という用語は穿孔の軸に垂直であ
り且つ穿孔の壁に垂直な方向を示すために使用されてい
る。「方位方向」という用語は長手軸方向及び半径方向
に垂直であり且つ穿孔の壁に対して接線方向の方向を示
すために使用されている。

【００１３】図１を参照すると、本発明の検層装置は、
地層１３内に延在する穿孔１１内に吊下げられたダウン
ホール装置１０を有している。該装置１０は、ケーブル
１２の端部に固着されており、ケーブル１２は、滑車１
４を介して延在されており且つ穿孔１１に沿ってダウン
ホール装置１０を移動させるための地表上のウインチ
（不図示）に巻着されている。ケーブル１２は、ダウン
ホール装置１０電気的制御信号を送給し且つダウンホー
ル装置からやって来る測定信号を受取り、処理し、表示
し且つ記録するために使用される地表装置１８へ接続さ
れている。

【００１４】ダウンホール装置１０は、本体１５を有し
ており、その上部部分１６は、電子回路を収納する密封
したカートリッジであり、且つその底部部分１７は穿孔
１１の壁と係合させるのに適したパッド乃至はスキッド
２０が設けられている。図示した実施例においては、本
体１５の底部部分１７は、パッド２０を収納する収納部
２１を有している。パッド２０をボアホール１１の壁に
対して押圧するための制御装置２３が、収納部２１の上
部において軸２２の周りに枢支されている。

【００１５】制御装置２３は、スプリング２５を収納す
る密封したハウジング２４を有しており、該スプリング
２５は、ロッド２６を下方向に付勢して、ロッド２６が
ハウジング２４の底部から突出している。ロッド２６
は、通常、スプリング２５の作用下で自由に移動可能で
あり、且つ油圧アクチュエータ２７により高位置へ移動
させ、従ってパッド２０が収納部２１内における後退位
置へ位置させることが可能である。油圧アクチュエータ
２７は、例えば、本体１５の底部部分１７内に収納され
ているポンプ２８によって与えられる圧力による油圧流
体によりその高位置へ向けて駆動される。電気的に制御
される弁（不図示）は、該圧力を解放すべく作用し、従
ってロッド２６を解放すべく作用する。例えば、フロー
ティングピストンを有する補償装置２９が、穿孔内の圧
力と等しいか又は多少大きな圧力状態に該油圧流体を維
持すべく作用する。

【００１６】パッド２０は、制御装置２３の下端部にお
いて軸３０の周りに枢支されており、且つ軸３１を有し
ており、その周りに回動自在にアーム３２が装着されて
いる。制御装置２３のロッド２６は、スタッド３３を有
しており、それは、アーム３２のクランク延長部内のス
ロット内に係合している。スプリング２５は、ロッド２
６を下方向へ付勢しており、その際にアーム３２が穿孔
の壁と接触するまで、アーム３２を離脱させる方向に移
動させており、その際にパッド２０の一方の面を穿孔の
壁に対して押圧している。パッド２０の底部が収納部２
１の底部から移動することが可能な距離を制限するため
にリンク３４を設けることが可能である。

【００１７】パッド２０は、上部ヘッド４０、及び機械
的及び電気的に相互接続されている一連の検知器装置乃
至はセンサ４２乃至４５を有している。該上部ヘッド
は、軸３０を介して、制御装置２３へ機械的に接続され
ており且つそれは、可撓性の接続体４６を介して、本体
１５の上部カートリッジ１６の電気回路へ電気的に接続
されている。種々のセンサ４２−４５は、図２に示した
如く、穿孔の壁に対して押圧されるパッド２０の表面上
に互いに上下方向に配列して配設された検知手段を担持
している。

【００１８】ダウンホール装置１０は、好適には、穿孔
に沿ってパッド２０の変位を表わす信号を与えるため
に、カートリッジ１６の上方に加速検知器３５を有して
いる。これらの信号は、地表へ送られて、種々のセンサ
４２乃至４５によって供給される測定信号の深さの正確
な補正を与える。パッド２０の検知された変位に応答し
て、測定信号が同一のレベルに関するものであるように
長手軸方向に再度位置決めされる。

【００１９】センサ４２は、地層を介してのマイクロ波
の伝搬特性に応答するセンサである。このようなセンサ
は、電磁波伝搬変換器又は「ＥＰＴ」として従来公知で
あり、且つ、特に、米国特許第３，９４４，９１０号
（Ｒａｕ）に記載されている。このセンサは、高周波数
の電磁波（例えば、１．１ＧＨｚ）を射出し、且つ互い
に軸方向に離隔した２つのアンテナを介して電磁波エネ
ルギを受取り、その際に電磁波のトランジット時間Ｔｐ
ｌ及び減衰Ａｔｔを表わす２つの測定信号を与える。こ
れらの測定信号を採取するために使用される技術は、特
に、Ｒ．Ｗｈａｒｔｏｎｅｔａｌ．著「電磁伝搬
検層、技術及び解釈における前進（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍ
ａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐａｇｈｉｏｎｌｏｇｇｉｎ
ｇ，ａｄｖａｎｃｅｉｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａ
ｎｄｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ）」、ＳＰＥ９
２６７（１９８０）の文献に記載されている。これらの
信号Ｔｐｌ及びＡｔｔに基づいて、誘電率ε′_EPT 及び
高周波数導電率σ_EPT を計算することが可能である。

【００２０】図示した実施例においては、センサ４２
は、２つの送信用アンテナ５５及び５６及び２つの受信
用アンテナ５７及び５８が設けられており、該受信アン
テナは、信号Ｔｐｌ及びＡｔｔを与える目的のために、
上述した文献に記載されるような電気回路へ接続されて
いる。このセンサの長手軸方向分解能は、アンテナ５７
と５８の間の距離に依存し且つ約２インチ（５ｃｍ）で
ある。その方位方向分解能及びその半径方向浸透深さも
約２インチである。従って、採取された測定信号は、長
手軸方向、半径方向、及び方位方向において約２インチ
の寸法を有する調査乃至は検査体積に関するものであ
る。

【００２１】センサ４３は、米国特許第５，０３６，２
８３号（Ｔｒｏｕｉｌｌｅｒｅｔａｌ）に記載されて
いるタイプの合焦型マイクロ固有抵抗センサである。穿
孔の壁と係合する面は、測定電極６０，６１ａ，６１
ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３，６４、２つのモニタ用電極
６５及び２つのフォーカシング（合焦）電極６５により
構成される能動的フォーカシングシステム、及び測定電
極６０を取囲むＩ形状のガード電極６７により形成され
る受動的フォーカシングシステムを有している。

【００２２】上述した米国特許において説明されている
如く、これらの電極は、以下の機能を実行するために適
宜の電気回路へ接続されている。即ち、それらの機能
は、（１）各測定電極と電流帰還として作用するセンサ４３
の後部との間の測定電流Ｉ₀ の供給。

【００２３】（２）ガード電極６７と一対のモニタ用電
極６５との間の電位差の検知。

【００２４】（３）検知された電位差が実質的に０の状
態に維持されるように一対の電極６５により供給される
フォーカシング電流の制御。

【００２５】（４）測定電極の電位がガード電極の電位
と等しいように電極６７からのガード電流の供給。

【００２６】電流帰還電極と測定電極との間の電位差Ｖ
_Ref を一定に維持することにより且つその際に供給され
る電流Ｉ₀ の各々を測定することにより、信号Ｖ_Ref ／
Ｉ₀が得られ、該信号は穿孔の壁の近傍であって測定電
極の各々に対向して位置されたゾーンの固有抵抗Ｒｘｏ
を表わしている。各測定電極６０，６１ａ，６１ｂ，６
２ａ，６２ｂは、初期的測定信号を供給し、その半径方
向浸透深さは２インチに近い。長手軸方向及び方位方向
における分解能は、該電極の寸法によって支配され、且
つ１．３ｍｍの最小値に到達することが可能である。

【００２７】横断方向に配列した測定電極６０，６１
ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ上で得られる信号を結合す
ることにより、結合された測定信号が発生され、それは
その方位方向範囲が約２インチである検査ゾーンに対応
している。長手軸方向に沿っての穿孔内の複数個の位置
において採取された信号を結合することにより、最終的
な結合測定信号が発生され、それはその長手方向寸法、
半径方向寸法及び方位方向寸法が約２インチである検査
ゾーンに対応している。所望の長手軸方向分解能及び約
２インチの方位方向範囲は、方位方向及び長手軸方向に
おいてより大きな寸法を持った単一の測定電極を使用し
て得ることも可能である。

【００２８】しかしながら、初期的な測定信号を発生さ
せるために一連の寸法の小さな電極を使用し、記録した
後に、センサ４３の方位方向範囲に対応する幅に亘って
の穿孔の壁の画像を与えることが望ましい。センサ４４
は、米国特許第４，９５８，０７３号（Ｂｅｃｋｅｒ
ｅｔａｌ）に記載されている技術を使用して、穿孔の
壁に隣接したゾーンの光電子吸収及び密度に応答する原
子核センサである。

【００２９】図３を参照すると、このセンサは、従来の
セシウム１３７供給源により構成することが可能なガン
マ線の非コリメート型供給源７０を収納するハウジング
６９を有している。光倍増管７３へ光学的に結合されて
いるクリスタル７２によって構成されている第一シンチ
レーション検知器７１が、供給源７０に非常に近接して
配設されており、地層内で後方散乱されるガンマ線を検
知する。例えば、ウランから構成されているスクリーン
７４が、供給源７０と検知器７１との間に介挿されてお
り、検知器７１を供給源から直接的にやってくるガンマ
線から保護している。スクリーン７４は、検知器７１を
コリメートさせるために、即ち該検知器が地層を検査す
る固体角度を制限するために、傾斜通路７８を有してい
る。炭素から構成されている外部保護層を有するベリリ
ウムから構成される窓７５は、穿孔内の流体圧力に耐え
ながら、ガンマ線に対して良好な透過性を与えている。

【００３０】第二検知器７６は、光倍増管８０に光学的
に結合されているシンチレーションクリスタル７７によ
って構成されており且つベリリウム及び炭素から構成さ
れる窓８１に対向して位置されている。第二検知器７６
は、第一検知器よりもより大きな距離、例えば１５ｃｍ
だけ供給源から離れて位置されている。クリスタル７２
及び７７は、カウントレートを改善するために、セリウ
ムでドープしたガドリニウムオルトシリケート（ＧＳ
Ｏ）からなるクリスタルとすることが可能である。検知
器７１及び７６は、複数個のエネルギ窓に亘って受取っ
たガンマ線を検知し且つ穿孔の壁に隣接するゾーンの光
電子吸収（Ｐｅｆ）及び密度（Ｒｈｏｂ）を表わす信号
を発生させるために、得られたカウントレートを処理す
るために電子回路に接続されている。該センサの幾何学
的形状は、その半径方向の浸透深さ及びその方位方向の
分解能が約２インチに等しいように選択されている。長
手軸方向においては、検査ゾーンは長すぎる。該検知器
からの応答に対してデコンボリューション即ち脱畳込み
を適用して、処理した後にその長手軸方向分解能が約２
インチに減少された補正された測定信号を得る。

【００３１】検知装置４５は、パッドと壁との間の距
離、マッドケーキの厚さ、及び穿孔の壁に近接した地層
の音響インピーダンスを測定するための音響センサであ
る。該センサは、超音波パルスを発生し且つこれらのパ
ルスのエコーを受取るためのピエゾ電気変換器８３を有
している。この技術は、米国特許第４，６９２，９０８
号（Ｅｋｓｔｒｏｍｅｔａｌ）に記載されている。
各パルスに対し、受取った波を解析して、地層からの該
エコーの振幅及びトランジット時間を与え且つマッドケ
ーキからのエコーの振幅及びトランジット時間を与え
る。適宜の電子回路が該変換器へ接続されておりこれら
の動作を実行する。このセンサは、パッドに沿っての種
々の位置においてのマッドケーキの厚さ及び壁からのパ
ッドの距離に関しての情報を得るために、複数個の超音
波変換器を有することが可能である。この情報は、パッ
ド２０に対向する検査ゾーンをより高い精度で特定し、
且つ、特に、穿設用マッド即ち泥土（パッドと穿孔の壁
との間の品質の異なる接触）の厚さ、及びこのゾーン内
に含まれるマッドケーキの厚さをより高い精度で特定す
べく作用するので重要である。このマッドケーキの厚さ
は、センサの幾つかからの応答、特に、このマッドケー
キに影響されやすい原子核センサ４４からの応答を補正
するために使用される。センサ４５は、更に、他のセン
サの方位方向範囲に対応する幅に亘っての穿孔の壁の画
像を形成するために、方位方向に沿って配設された一連
の超音波変換器を有することが可能である。

【００３２】石油探査において決定されることが必要な
地層の主要な油層岩石特性は、地層の、粘土含有量、多
孔度、及び流体飽和度である。上に説明した如く、本発
明装置は、穿孔の壁の一方の側に近接して位置してお
り、且つ約２インチの長手軸方向の寸法、半径方向の寸
法、及び包囲方向の寸法を有する地層の単一のゾーンに
関して１組の物理的測定値Ａｔｔ，Ｔｐｌ，Ｒｘｏ，Ｒ
ｈｏｂ，Ｐｅｆを与える。上述した油層岩石物理特性
は、例え、頁岩地層、又は岩石的に複雑な地層における
困難な場合であっても、狭く定義した検査ゾーン内にお
いてこのコヒーレントな１組の測定値を結合することに
より得ることが可能である。これらの油層岩石物理特性
は、当業者に公知であり且つ地表の装置１８内に設けら
れている技術を使用してプログラムされたコンピュータ
により測定信号を結合することにより得ることが可能で
ある。

【００３３】岩石的特性に関しては、ＥＰＴセンサから
及び原子核センサからの測定値が互いに補完して、例え
ば、砂岩、石灰岩、ドロマイト等のような３つの岩のタ
イプの間の差別を行ない、ＥＰＴセンサは、石灰岩及び
砂岩に対して選択的に感受性があり、一方原子核センサ
はドロマイトを区別するのにより適している。クレイ即
ち粘土含有量に関しては、原子核センサとマイクロ固有
抵抗センサとが粘土含有量を表わす２つの測定値を与え
る。流体飽和度の観点からは、ＥＰＴセンサがマイクロ
固有抵抗センサを補完して、その侵入ゾーンの流体含有
量、その粘土含有量、及び、オプションとして、そのセ
メント係数ｍを決定する。

【００３４】これら３つのセンサ、即ち原子核センサ、
マイクロ固有抵抗センサ、ＥＰＴセンサの選択は、穿孔
の孔からパッドへの距離に関して及びマッドケーキに関
しての付加的な情報に対してのオプションとしての超音
波センサと関連し、地層の高分解能評価のための合理的
な組合わせを構成している。ある「クリーン」な地層、
即ちシェールが存在しない地層の場合、及び岩石的に簡
単な地層の場合には、これらのセンサの数を減少させる
ことが可能であり、且つそれらのうちの一方又は他方を
ダミーのセンサで置換させることが可能である。本発明
装置は、このようなオプションを行なうことを可能とし
ている。

【００３５】センサ４２乃至４５は、モジュール型のパ
ッド組立体を形成するために、機械的及び電気的接続体
によって相互接続されている。これらのセンサのうちの
１つ又はそれ以上は、省略するか又はダミーセンサによ
り置換させることが可能であり、従って上述した測定値
の一部のみを実施するようにすることが可能である。従
って、該パッド２０は、局所的な条件に対し又は穿孔の
監督者の特別な要求に対して迅速に適合させることが可
能である。

【００３６】センサ相互接続の１例を図４に示してあ
る。上部センサは、下部センサの筒状ハウジング９１へ
接続させるべく適合された筒状ハウジング９０を有して
いる。下部センサのハウジング９１は、幅狭の上部部分
９２を有しており、その上に、固着用カラー９３が回転
自在に装着されており、該カラーはハウジング９０にお
ける対応するタップした部分と係合するのに適した外部
ネジを有している。

【００３７】固着用カラー９３は、ハウジング９１の上
部部分９２の環状溝９５内に係合する２個のハーフリン
グ９４によってハウジング９１上において長手軸方向に
保持されている。これら２つのハーフリング９４は、そ
れ自身、弾性的スプリットピンにより所定位置に保持さ
れている。上部部分９２の上部はその外側表面上に長手
軸方向のキー溝９６を有しており、且つ雌の電気的コネ
クタ１０１を担持する横方向区画部１００により閉塞さ
れている。横方向区画部１０２は、上部モジュールのハ
ウジング９０内に固着されており、且つ雌のコネクタ１
０１と係合すべく適合された雄の電気的コネクタ１０３
を担持している。横方向区画部１０２は、タング９７に
より下方向へ延在されており、タング９７はキー溝９６
と係合して、雄コネクタと雌コネクタとを整合状態とさ
せる。

【００３８】固着用カラー９３を上部センサのハウジン
グ９０内へねじ込むことにより、これら２つのセンサは
電気的及び機械的に相互接続される。これら２つのセン
サの電子回路は、接続ワイヤ１０４及び１０５を介し
て、電気的コネクタ１０１及び１０３の夫々のものへ接
続される。シール用リング１０６及び１０７が、これら
のセンサのハウジング９０及び９１の間にシールを与え
るために、上部部分９２上に装着されている。

【００３９】図５乃至７は、図２のパッドの別のより小
型の実施例を示しており、特に、センサ間の接続に関し
て詳細に示している。該パッドは、上部ヘッド１１０
と、固着用リング１１１と、センサハウジング１１２及
び１１３と、底部ヘッド１１４とを有している。上部ヘ
ッドと上部センサ１１２との間の接続及び底部センサと
底部ヘッド１１４との間の接続は、図６に示した如く、
２つの相継ぐセンサの間の接続と類似している。固着用
リング１１１は、より小型の外径の部分１１１ｂ及び１
１１ｃにより上方及び下方へ延在された中間部分１１１
ａによって構成されている。２つの周辺溝が、シール用
リング１１５及び１１６を受納するために、薄い部分１
１１ｂ及び１１１ｃの各々に刻設されている。

【００４０】ハウジング１１２の底端部は、リング１１
１の薄い部分１１１ｂを受納すべく適合された内側切欠
き部を有しており、且つ更に薄い２つのスカート１１７
及び１１８によって下方へ延在されており、且つそれは
固着用リング１１１の中間部分１１１ａの上側に位置す
る。ハウジング１１２は、スカート１１７及び１１８を
貫通するネジ１２０によりリング１１１へ固着される。

【００４１】底部ハウジング１１３の上端部は、リング
１１１とシールされた態様で係合すべく上部ハウジング
１１２のように構成されている。この端部は、ハウジン
グ１１３がリング１１１と係合された場合に、ハウジン
グ１１２のスカート１１７及び１１８の間に介挿される
べく適合された２つのスカート１２１により上方に延在
されている。ネジ１２２は、スカート１２１を貫通し、
シェル１１３を固着用リング１１１上に固定する。この
固定により、２つの隣接するセンサを長手軸方向及び回
転方向の両方においてロックし、それにも拘わらず、セ
ンサを迅速に組立てることを可能とし且つセンサを変更
又は取除くことも可能としている。１つのセンサと別の
センサとの間の電気的接続は、コネクタ１２４により相
互接続されている可撓性のある絶縁されたワイヤ１２３
により与えられる。

【００４２】穿孔の壁と接触する各ハウジング１１２及
び１１３の面は、このような担持表面に対し所望の湾曲
を与える湾曲部材１２５及び１２６が設けられている。
２つの隣接するセンサの湾曲部材１２５及び１２６の端
部は、長手軸方向に非常に近接して位置されており、従
って該パッドの担持表面は全体として実際的に連続的で
ある。ネジ１２８により上部ヘッド及び底部ヘッドに固
定された長手方向に延在する部材１２７を設けて該パッ
ドの剛性を与えることが可能である。好適には、上部ヘ
ッド１１０と底部ヘッド１１４との間に直接的な電気的
接続を据え付けるために、これら２つのヘッドの間に管
１２９を装着してある。本パッドの実施例は、パッド２
０の下側に更に別の検層用装置を接続することを可能と
している。このパッドは、収納部２１を省略することを
可能とするために充分な剛性を持たせることが可能であ
る。

【００４３】図８は、ダウンホール装置１０において使
用される電気回路のブロック図である。これらの回路
は、マスタデジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１３０を有
しており、該プロセサは種々のセンサと関連するスレー
ブデジタルプロセサ１３１−１乃至１３１−５の動作を
制御する。マスタプロセサ１３０は、インターフェース
１３２を介して、地表の装置１８から受取った信号を受
取り且つ復調し且つ更にセンサからやって来る情報を変
調し且つ送信するべく適合された遠隔回路１３３へ接続
されている。

【００４４】マスタプロセサ１３０は、双方向リンク１
３４を介して該スレーブプロセサへ接続されている。マ
スタプロセサからスレーブプロセサへの通信は、殆ど、
地表から受取った制御情報に関するものである。スレー
ブプロセサからマスタプロセサへの通信は、センサによ
り採取された測定データの全てを送信すべく作用する。
各スレーブプロセサは、測定に関する情報を有するメッ
セージを構築する。マスタプロセサは、それらを地表へ
転送するためのバッファ及びメッセージ取扱い器として
作用する。通信プロトコルは使用されるプロセサに依存
する。

【００４５】この実施例においては、リンク１３４は４
本の導体を有している。該導体のうちの２本は、データ
を転送すべく作用し、そのうちの一方はマスタプロセサ
からスレーブプロセサへ「ダウン」データブロックを送
給し且つ他方のものはスレーブプロセサからの「アッ
プ」データブロックを受取る。３番目の導体は、スレー
ブプロセサへクロックパルスを送信する。４番目の導体
は、最初の２本の導体を介して送信される各データブロ
ックの開始を識別するために使用される同期信号を担持
する。

【００４６】各ブロックは、所定数のワード（例えば、
３２）から構成されている。各スレーブプロセサは、そ
れらの到着時間により特定されるダウンブロック内のワ
ードの幾つかを受取り、且つ他のワードを無視すべくプ
ログラムされている。同様に、各プロセサは、アップブ
ロックのワードの幾つかの期間中に送信し、且つ他のワ
ードに対応する時間インターバルに亘って脱活性化され
るべくプログラムされている。使用されるデジタルプロ
セサのタイプは、スレーブプロセサの柔軟なプログラミ
ングを行なうことが可能であるように選択され、スレー
ブプロセサに帰属するワードの数及び順番は、必要性の
関数として選択することが可能であり且つ必ずしも逐次
的であることは必要ではない。

【００４７】少なくとも１個のスレーブプロセサが各セ
ンサと関連しており、且つ複数個のプロセサが同一のセ
ンサと関連することが可能であり、例えば、プロセサ１
３１−２及び１３１−３の両方が原子核センサ４４と関
連されている。少なくとも１個のスレーブプロセサ１３
１−ｉを有することに加えて、各測定モジュールは、デ
ジタル制御回路１３６−ｉにより制御されるアナログ・
デジタル変換器１３５−ｉへ接続されているアナログ処
理回路１３４−ｉを有している。各アナログ・デジタル
変換器１３５−ｉのデジタル出力端は、対応するプロセ
サ１３１−ｉへ接続されている。

【００４８】各アナログ処理回路１３４−ｉは、一連の
並列出力シフトレジスタ１３７−ｉからの信号の制御の
下で且つ上述した如き各センサの動作にとって必要とさ
れる特定の動作を実行する。シフトレジスタ１３７−ｉ
は、ライン１３９によって、スレーブプロセサ１３１−
ｉ内に位置されている対応するシーケンスの並列入力シ
フトレジスタ１３８−ｉと直列的に接続されており、各
スレーブプロセサと関連するアナログ処理回路との間に
シャトル型のリンクを構成している。回路１３４−ｉ及
び１３７−ｉは、該パッド内に位置させることが可能で
あり、一方他の回路１３０，１３２，１３３，１３１−
ｉ，１３５−ｉ，１３６−ｉは本装置の密封したカート
リッジ１６内に配設されている。当然、該回路がパッド
とカートリッジとの間で共用される態様は異なったもの
とすることが可能である。該センサの１つ又はそれ以上
に対して、センサ本体内に余裕がある場合には、パッド
内により多くの数の電子回路を据え付けることが可能で
あり、例えばスレーブプロセサ１３１−ｉ自身がアナロ
グ・デジタル変換器１３５−ｉと共に設けることが可能
である。このような構成は、カートリッジとパッドとの
間に必要とされる電気的接続の数を減少させ、且つそれ
らの間で必要とされるアナログ信号の転送の数を減少さ
せる。

【００４９】該シャトルリンクは、各スレーブプロセサ
から対応するセンサへ制御信号を送信するために使用す
るコネクタを最小数とすることを可能としている。この
リンクは、更に、該センサのステータスを特定する信号
を受取ることを可能としている。

【００５０】図９は該シャトルリンク、且つ、特に、超
音波センサにおけるスレーブプロセサ１３１−１及びそ
れと関連する回路に関係した部分を構成する電子回路の
部分を示している。該シャトルリンクは、シフトレジス
タのループ型チェーンを有しており、１つのレジスタの
データ出力端（ＤＯ）はライン１３９によって次続のレ
ジスタのデータ入力端（ＤＩ）へ接続されている。スレ
ーブプロセサ１３１−１のレジスタ１３８−１は、実際
には、２つのシフトレジスタ１４０−１及び１４１−１
を有しており、且つレジスタ１３７−１は２つのシフト
レジスタ１４２−１及び１４３−１を有している。

【００５１】マスタプロセサ１３０は、ライン１４４上
に同期信号ＭＳＹＮＣを発生し且つライン１４５上にク
ロック信号ＳＨＬＣＫを発生する。同期信号ＭＳＹＮＣ
は、センサへ送給される制御データ及びセンサから来る
ステータスデータの両方と同一のレートでデータがアッ
プデートされるレートを特定する。クロック信号ＳＨＬ
ＣＫは、例えば１４０−１等のような１つのシフトレジ
スタから例えば１４２−１等のような関連するレジスタ
へデータをシフトする。同時的に、クロック信号ＳＨＬ
ＣＫは、更に、例えば１４３−１等のレジスタから対応
するプロセサ１３１−１の関連するレジスタ１４１−１
へデータをシフトする。従って、相継ぐＳＨＬＣＫパル
スの数は、レジスタ１４０−ｉ，１４１−ｉ，１４２−
ｉ，１４３−ｉのチェーン内のビット総数の半分に等し
い。

【００５２】各スレーブプロセサ、例えば１３１−１
は、更に、レジスタ１４０−１の並列入力端へ接続され
た入力バッファメモリ１４６−１を有すると共に、レジ
スタ１４０−１及び１４１−１の並列出力端へ夫々接続
された２個の出力バッファメモリ１４７−１及び１４８
−１を有している。制御データは、例えば、バッファメ
モリ１４６−１の書込み入力端（ＬＤ）へ相継いで印加
される４つのＭＳＹＮＣパルスＴ１乃至Ｔ４によって、
レジスタ１４０−１のローディング入力端（ＰＬ）へ、
レジスタ１４２−１のアンローディング入力端（ＬＤ）
へ、且つバッファメモリ１４７−１の書込み入力端（Ｌ
Ｄ）へ転送される。

【００５３】何れか１つのＭＳＹＮＣパルスとその次の
パルスとの間において、一連のＳＨＬＣＫパルスが供給
される。パルスＴ１は、制御信号をバッファメモリ１４
６−１内にロードし、且つパルスＴ２は制御信号をレジ
スタ１４０−１内にロードし、その後に、この制御信号
はＳＨＬＣＫパルスによりレジスタ１４２−１へ転送さ
れる。パルスＴ３は、センサのアナログ処理回路内へ制
御信号をアンロードする。ＳＨＬＣＫパルスによりレジ
スタ１４０−１へ更に転送した後に、該制御信号は、パ
ルスＴ４により、出力バッファメモリ１４７−１内へロ
ードされる。従って、該制御信号がシャトルリンクに沿
って適切に転送されたことを検証することが可能であ
る。出力バッファメモリ１４８−１は、同様のプロセス
により該センサに関連するステータスデータを受取り、
そのデータはレジスタ１４３−１内にロードされ、次い
でスレーブプロセサ１３１−１のレジスタ１４１−１内
へ転送される。

【００５４】上述した電子回路は、センサを互いに独立
的なものとし且つパッド内の１個のセンサをダミーセン
サと置換することを可能とし、又はその他のセンサの動
作を乱すことなしに、異なった物理的パラメータを測定
すベく適合された異なったセンサで１つのセンサを置換
することも可能とするアーキテクチャを構成している。
従って、本発明装置は、局所的条件又は遭遇する条件に
依存して、異なった組合わせの物理的パラメータを測定
すべく適合させることが可能である。センサを迅速に相
互接続することの可能性は、更に、１個のセンサを別の
センサと置換することを容易としている。

【００５５】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】穿孔内における動作位置に示した本発明の検
層装置の概略図。

【図２】図１のパッドの壁係合面を示した概略図。

【図３】図２のパッドの原子核センサの３−３線に沿
ってとった長手軸方向の概略断面図。

【図４】センサ間においてどのように接続がなされる
かを示した図２のパッドの一部を介しての長手方向の概
略断面図。

【図５】図２のパッドの別の実施例を示した分解図。

【図６】センサを相互接続する別の態様を示した図５
のパッドの一部を介しての長手軸方向の概略断面図。

【図７】図５のパッドの７−７線に沿ってとった概略
断面図。

【図８】本発明の装置において使用される回路の簡単
化したブロック図。

【図９】図８に示した電子回路の一部のより詳細なブ
ロック図。

【符号の説明】

１０ダウンホール装置１５本体１６上部部分１７底部部分２０パッド２１収納部２２軸２３制御装置２４ハウジング４２−４５センサ（検知装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイビッドロッシアメリカ合衆国，コネチカット 06470, ニュートン，スカダーロード 15 (72)発明者カンビズサフィンヤインドネシア国，ジャカルタ 10220, ピー．オー．ボックス 427／ケイビイワイ，シュルンベルジェ気付

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】穿孔が横断する地層を調査する検層方法
において、前記穿孔の長手軸に沿って配設されており且
つ前記地層の複数個の物理的パラメータに応答する複数
個の検知装置を有する壁係合用パッドを前記穿孔内に下
降させ、前記検知装置で測定信号を発生させ、前記測定
信号は前記地層の実質的に等しい検査体積に関係してお
り、前記検査体積は前記穿孔の長手軸方向、半径方向、
方位方向において１インチの大きさの程度の選択した寸
法を有しており、前記穿孔に沿って前記壁係合用パッド
の変位を検知し、前記検知した変位及び前記測定信号に
応答して長手軸方向に補正した測定信号を発生する、上
記各ステップを有しており、前記補正された測定信号が
前記穿孔の一側部に位置されており前記選択した寸法に
対応する寸法を持った単一の地層ゾーンに関するもので
あることを特徴とする検層方法。
【請求項２】請求項１において、前記測定信号を発生
するステップにおいて、初期的な測定信号を発生させる
ために半径方向及び方位方向において前記選択した寸法
に実質的に等しい半径方向の検査深さ及び方位範囲を有
する検知装置を用意し、前記穿孔に沿った複数個の位置
において前記検知装置の少なくとも１つにより発生され
た初期的測定信号を結合して前記長手軸方向における前
記選択した寸法を持った前記検査体積に関する前記測定
信号を派生させる、ことを特徴とする検層方法。
【請求項３】請求項１において、更に、前記少なくと
とも１個の検知装置の方位範囲に実質的に対応する幅に
亘って前記穿孔の壁の画像を与えるために前記検知装置
の少なくとも１つで画像信号を発生するステップを有す
ることを特徴とする検層方法。
【請求項４】請求項１において、前記検知装置が、前
記地層の固有抵抗を表わす測定信号を発生する第一検知
装置と、前記地層の密度を表わす測定信号と前記地層の
光電子吸収を表わす測定信号を発生する第二検知装置を
有することを特徴とする検層方法。
【請求項５】請求項４において、前記検知装置が、更
に、前記地層内の高周波数電磁波の伝搬特性を表わす測
定信号を発生する第三検知装置を有することを特徴とす
る検層方法。
【請求項６】請求項１において、前記検知装置が、前
記地層の固有抵抗を表わす測定信号を発生する第一検知
装置と、前記地層内の高周波数電磁波の伝搬特性を表わ
す測定信号を発生する第二検知装置とを有することを特
徴とする検層方法。
【請求項７】請求項１において、更に、前記パッドと
前記穿孔の壁との間の距離を表わす測定信号と、前記パ
ッドに対向するマッドケーキの厚さを表わす測定信号を
発生するステップを有することを特徴とする検層方法。
【請求項８】請求項１において、更に、前記地層の検
査ゾーンの油層岩石物理特性を与えるために前記検知装
置の少なくとも幾つかからの測定信号を結合させるステ
ップを有することを特徴とする検層方法。
【請求項９】請求項１において、前記測定信号を発生
するステップにおいて、前記穿孔の長手軸方向、半径方
向、方位方向の各々において約２インチの寸法である検
査体積に関する信号を発生することを特徴とする検層方
法。
【請求項１０】穿孔が横断する地層を調査する検層方
法において、前記穿孔の壁にパッドを当接させ、前記パ
ッドは、前記地層の固有抵抗に応答する第一検知装置
と、前記地層の密度に応答する第二検知装置と、前記地
層内の高周波数電磁波の伝搬特性に応答する第三検知装
置とを有しており、前記検知装置は前記穿孔方向に配列
されており且つ実質的に等しい半径方向検査深さ及び実
質的に等しい方位範囲を有しており、全てが１インチの
大きさの程度であり、前記パッドを前記穿孔に沿って変
位させながら、１インチの大きさの程度の長手軸寸法を
持った実質的に等しい検査体積に関して測定信号を発生
させる、上記各ステップを有しており、前記測定信号の
結合がその体積が前記検査体積である前記地層のゾーン
の地層岩石物理特性の決定を与えることを特徴とする検
層方法。
【請求項１１】請求項１０において、更に、前記パッ
ドの方位方向における前記第一検知装置上に配設した電
極アレイにより複数個の画像信号を発生するステップを
有しており、その際に前記穿孔の壁の一部の電気的画像
を与えることを特徴とする検層方法。
【請求項１２】穿孔が横断する地層を調査する検層装
置において、穿孔の壁に対して変位されるべく適合され
た長尺状のパッドが設けられており、各々が前記地層の
異なった物理的パラメータを表わす複数個の測定信号を
発生するために前記パッドの長手軸方向に沿って複数個
の検知装置が前記パッド上に配設されており、前記検知
装置は実質的に等しい半径方向検査深さ及び実質的に等
しい方位範囲を有しており、前記検知装置の長手軸方向
の分解能は、前記検知装置が前記穿孔の長手軸方向、半
径方向、方位方向において１インチの大きさの程度の寸
法を持った地層の実質的に等しい検査体積に関する測定
信号を供給することを特徴とする検層装置。
【請求項１３】請求項１２において、前記検査装置
が、前記地層の固有抵抗に応答する第一検知装置と、前
記地層の光電子吸収及び密度に応答する第二検知装置と
を有することを特徴とする検層装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記第一検知装
置が、前記穿孔の壁内へ電流を供給する前記パッドの方
位方向に沿って配設した電極アレイと、前記電流が通過
するゾーンの固有抵抗を表わす初期信号を発生する手段
と、前記穿孔の長手軸方向及び方位方向において前記検
査体積に関係する前記測定信号を発生させるために前記
穿孔に沿った複数個の位置において採取した前記初期信
号を結合する手段とを有することを特徴とする検層装
置。
【請求項１５】請求項１４において、更に、前記穿孔
の壁の一部の電気的画像を発生させるために前記初期信
号を記録する手段が設けられていることを特徴とする検
層装置。
【請求項１６】請求項１３において、前記検知装置
が、更に、前記検査体積内のマイクロ波の伝搬特性に応
答する第三検知装置を有することを特徴とする検層装
置。
【請求項１７】請求項１２において、更に、前記穿孔
の壁と前記パッドとの間の距離に応答し且つマッドケー
キの厚さに応答する付加的な検知装置が設けられてお
り、前記不可的な検知装置が前記前述した検知装置と長
手軸方向に並んで前記パッド上に位置されていることを
特徴とする検層装置。
【請求項１８】請求項１２において、更に、前記検査
ゾーン内の前記地層の油層岩石物理特性を表わす計算し
た信号を発生させるために前記検知装置からの測定信号
を結合する手段が設けられていることを特徴とする検層
装置。