JPH06173568A - 岩石弾性特性のダウンホール測定方法 - Google Patents
岩石弾性特性のダウンホール測定方法Info
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- JPH06173568A JPH06173568A JP5079848A JP7984893A JPH06173568A JP H06173568 A JPH06173568 A JP H06173568A JP 5079848 A JP5079848 A JP 5079848A JP 7984893 A JP7984893 A JP 7984893A JP H06173568 A JPH06173568 A JP H06173568A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単な方法で岩石層の弾性特性を連続的勝つ正
確に測定する。 【構成】軌道ねじれ波振動器１０は、冠スリーブ１４を
有する管状ハウジング１２を備えており、冠スリーブ
は、上部スリーブ１６に対して密閉締結され、上部スリ
ーブは、中間スリーブ１８に対して密閉締結され、中間
スリーブは、底部スリーブ内に締結保持されている。軌
道ねじれ波振動器には、ねじポスト３２によって嵌合接
続器３８に対して接続環２８が接続されており、この接
続環には、複式導線検層ケーブル３０が設けられてい
る。冠スリーブのねじ端上に上部スリーブを結び合わせ
るように、回転質量体３４が適合され、この質量体に
は、加速度計又は受振器となり得る作動センサ４４が支
持されている。
確に測定する。 【構成】軌道ねじれ波振動器１０は、冠スリーブ１４を
有する管状ハウジング１２を備えており、冠スリーブ
は、上部スリーブ１６に対して密閉締結され、上部スリ
ーブは、中間スリーブ１８に対して密閉締結され、中間
スリーブは、底部スリーブ内に締結保持されている。軌
道ねじれ波振動器には、ねじポスト３２によって嵌合接
続器３８に対して接続環２８が接続されており、この接
続環には、複式導線検層ケーブル３０が設けられてい
る。冠スリーブのねじ端上に上部スリーブを結び合わせ
るように、回転質量体３４が適合され、この質量体に
は、加速度計又は受振器となり得る作動センサ４４が支
持されている。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、本発明は、油調査技術に
適用される方法及び装置に関し、特に、地下層に配置さ
れている岩石の弾性特性を連続的に測定するための方法
及び装置に関する。
適用される方法及び装置に関し、特に、地下層に配置さ
れている岩石の弾性特性を連続的に測定するための方法
及び装置に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景とその問題点】同一層の岩石特性
は、その多孔性及び透過性等の特性が油回収を制御する
関係上、常に油井製造において重要である。従来では、
圧縮率、剛性率、ヤング率、ポアソン比等の岩石弾性特
性を測定するために、音響学的走時及びかさ密度に基づ
いた相互関係が適用されている。岩石特性は、通常、油
井位置から採られて試験場に搬送されたわずかなサンプ
ルを用いて測定される。しかしながら、試験場では、試
験場に通常搬送されたわずかな岩石サンプルに基づい
て、固有の岩石特性を正確に測定することは困難であ
る。
は、その多孔性及び透過性等の特性が油回収を制御する
関係上、常に油井製造において重要である。従来では、
圧縮率、剛性率、ヤング率、ポアソン比等の岩石弾性特
性を測定するために、音響学的走時及びかさ密度に基づ
いた相互関係が適用されている。岩石特性は、通常、油
井位置から採られて試験場に搬送されたわずかなサンプ
ルを用いて測定される。しかしながら、試験場では、試
験場に通常搬送されたわずかな岩石サンプルに基づい
て、固有の岩石特性を正確に測定することは困難であ
る。
【０００３】以下に、特許になっている種々の岩石特性
を測定するための方法及び装置の従来技術を示す。
を測定するための方法及び装置の従来技術を示す。
【０００４】米国特許第４，８７４，０６１号の“ダウ
ンホール軌道震源”（コール）は、流体を介して穿孔壁
内にエネルギーを連結するために、楕円状に分極した地
震性ねじれ波と圧縮波ダウンホールとを同時に発生する
ための装置に関する。この装置は、穿孔壁内に支持する
ための延出フレームを備えており、このフレームは、少
なくともフレームの部分に軌道ねじれ波が発生するよう
に、軌道運動を伝達可能な駆動手段を備えている。
ンホール軌道震源”（コール）は、流体を介して穿孔壁
内にエネルギーを連結するために、楕円状に分極した地
震性ねじれ波と圧縮波ダウンホールとを同時に発生する
ための装置に関する。この装置は、穿孔壁内に支持する
ための延出フレームを備えており、このフレームは、少
なくともフレームの部分に軌道ねじれ波が発生するよう
に、軌道運動を伝達可能な駆動手段を備えている。
【０００５】米国特許第４，８０２，１４４号の“水力
学的破れ口分析方法”（ホルゾウセン等）は、水力学的
破れ口の増加は、破れ口に接続した油井における自由振
動の周期を増加させるという原理が適用された方法に関
する。同時に、自由振動の衰微割合は、減少する。ま
た、油井内の強制振動は、破れ口の成長の間変化する。
このような効果は、全て、油井を横切る水力学的破れ口
のインピーダンスの変化に起因する。水力学的破れ口の
インピーダンスは、破れ口の水力学的抵抗及び水力学的
容量に関係して規定することができる。破れ口のインピ
ーダンスは、ダウンホール圧力及び流れ振動の割合を測
定することによって直接確定することができる。また、
破れ口のインピーダンスは、インピーダンス移動機能を
適用した抗口のインピーダンス測定から間接的に測定す
ることができる。また、抗口の圧力測定は、それらを水
力学的モデルを用いて計算された圧力振動と比較するこ
とによって、破れ口インピーダンスの数値を求めるため
に適用され得る。インピーダンスは、破れ口寸法の作用
及び周囲の岩石の弾性である。インピーダンス分析は、
油井における自由及び強制振動を起因としたデータを分
析したり、あるいは、破れ口の突出形状のデータと理論
的モデルとの間の調和を探たりすることによって、幾何
学的破れ口の数値を求めるために適用される。
学的破れ口分析方法”（ホルゾウセン等）は、水力学的
破れ口の増加は、破れ口に接続した油井における自由振
動の周期を増加させるという原理が適用された方法に関
する。同時に、自由振動の衰微割合は、減少する。ま
た、油井内の強制振動は、破れ口の成長の間変化する。
このような効果は、全て、油井を横切る水力学的破れ口
のインピーダンスの変化に起因する。水力学的破れ口の
インピーダンスは、破れ口の水力学的抵抗及び水力学的
容量に関係して規定することができる。破れ口のインピ
ーダンスは、ダウンホール圧力及び流れ振動の割合を測
定することによって直接確定することができる。また、
破れ口のインピーダンスは、インピーダンス移動機能を
適用した抗口のインピーダンス測定から間接的に測定す
ることができる。また、抗口の圧力測定は、それらを水
力学的モデルを用いて計算された圧力振動と比較するこ
とによって、破れ口インピーダンスの数値を求めるため
に適用され得る。インピーダンスは、破れ口寸法の作用
及び周囲の岩石の弾性である。インピーダンス分析は、
油井における自由及び強制振動を起因としたデータを分
析したり、あるいは、破れ口の突出形状のデータと理論
的モデルとの間の調和を探たりすることによって、幾何
学的破れ口の数値を求めるために適用される。
【０００６】米国特許第２，２４４，４８４号の“地球
表面下の地質学的層を分析及び規定するための方法及び
手段”（ビアーズ）は、層の前後で音を発生させて地下
層の物理的特徴を地震的に規定するための方法に関す
る。このとき、この音は、電気音響発生器によって層内
へ伝達される。その終点で測定された電気量は、発生器
に伝達された力が周囲又は隣接した層によって吸収され
る範囲に対応したものである。測定された電気量の変動
は、種々の層の物理的及び岩石学的特徴における変化を
示している。このような測定は、相関関係に基づいた地
質区分における連続位置で、グラフ図又は経過記録等に
よって記録される。このような特許は、地質学上の層の
物理的特徴における変化を地震的に規定する方法であっ
て、層の間近で音波を発生させて、層を通る音の伝達速
度を測定し、その表面の速度を示すことにある。層の特
徴は、音波が層を伝達ために要する時間に対応して容易
に規定することができる。
表面下の地質学的層を分析及び規定するための方法及び
手段”（ビアーズ）は、層の前後で音を発生させて地下
層の物理的特徴を地震的に規定するための方法に関す
る。このとき、この音は、電気音響発生器によって層内
へ伝達される。その終点で測定された電気量は、発生器
に伝達された力が周囲又は隣接した層によって吸収され
る範囲に対応したものである。測定された電気量の変動
は、種々の層の物理的及び岩石学的特徴における変化を
示している。このような測定は、相関関係に基づいた地
質区分における連続位置で、グラフ図又は経過記録等に
よって記録される。このような特許は、地質学上の層の
物理的特徴における変化を地震的に規定する方法であっ
て、層の間近で音波を発生させて、層を通る音の伝達速
度を測定し、その表面の速度を示すことにある。層の特
徴は、音波が層を伝達ために要する時間に対応して容易
に規定することができる。
【０００７】米国特許第４，８０２，１４４号（ホルゾ
ーヘン等）は、岩石特性を規定するために、水力学的イ
ンピーダンスの測定を使用する。また、米国特許第２，
２４４，４８４（ビアーズ）は、伝達速度を規定するこ
とによって特性を規定するために、ダンウホールインピ
ーダンス（インピーダンス記録）を測定する。これら２
つの特許は、単に、ある状況下において岩石特性を測定
するための従来技術を図示したものである。
ーヘン等）は、岩石特性を規定するために、水力学的イ
ンピーダンスの測定を使用する。また、米国特許第２，
２４４，４８４（ビアーズ）は、伝達速度を規定するこ
とによって特性を規定するために、ダンウホールインピ
ーダンス（インピーダンス記録）を測定する。これら２
つの特許は、単に、ある状況下において岩石特性を測定
するための従来技術を図示したものである。
【０００８】
【発明の概要】本発明は、ある状態において岩石層の弾
性特性を連続的に規定するための方法及び装置を提供す
る。装置の加速度を測定するために、ダウンホール検層
器(downhole logging tool) 内には、２つの内部加速度
計が設けられている。装置の参考変位は、装置が大気中
で吊されている状態で、穿孔外の速度を測定することに
よって規定される。加速度計の出力は、穿孔内において
測定される。これら加速度計の速度出力を２回積分する
と、穿孔内の変位が算出される。この装置の変位が認識
された際、層の周辺の種々の弾性特性が規定され得る。
変位を規定するための２つの加速度計を用いることによ
って、本発明は、井孔の周りの岩石のヤング率や他の弾
性特性を連続的に検層可能にさせる。選択的例におい
て、装置の速度を測定するために、受振器が適用され、
これらの出力は、変位を生じるように、一度に統合され
る。
性特性を連続的に規定するための方法及び装置を提供す
る。装置の加速度を測定するために、ダウンホール検層
器(downhole logging tool) 内には、２つの内部加速度
計が設けられている。装置の参考変位は、装置が大気中
で吊されている状態で、穿孔外の速度を測定することに
よって規定される。加速度計の出力は、穿孔内において
測定される。これら加速度計の速度出力を２回積分する
と、穿孔内の変位が算出される。この装置の変位が認識
された際、層の周辺の種々の弾性特性が規定され得る。
変位を規定するための２つの加速度計を用いることによ
って、本発明は、井孔の周りの岩石のヤング率や他の弾
性特性を連続的に検層可能にさせる。選択的例におい
て、装置の速度を測定するために、受振器が適用され、
これらの出力は、変位を生じるように、一度に統合され
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１０】図１には、断面抗井地震実験において使用
され得る形式のダウンホール軌道地震源が示されてい
る。この地震源概念は、ダウンホール直接破れ口検出器
として使用可能に適合されている。本発明は、井孔の周
りの岩石の弾性特性を直接測定するために、さらに拡大
された地震源概念を示す。かかる概念の検層器は、抗井
検層工程で一般に使用されるような標準形７導線に接続
され且つそこからの力を引き出す。
され得る形式のダウンホール軌道地震源が示されてい
る。この地震源概念は、ダウンホール直接破れ口検出器
として使用可能に適合されている。本発明は、井孔の周
りの岩石の弾性特性を直接測定するために、さらに拡大
された地震源概念を示す。かかる概念の検層器は、抗井
検層工程で一般に使用されるような標準形７導線に接続
され且つそこからの力を引き出す。
【００１１】図１に示すように、軌道ねじれ波振動器の
構成が図示されており、この振動器は、振動器外壁の軌
道運動に際し、地震エネルギー発生に対する振動器内の
不釣合質量の回転概念を利用する。軌道ねじれ波振動器
１０は、実用化されるような低価値な管状ハウジング１
２を備えている。管状ハウジング１２は、冠スリーブ１
４から成る部分で構成されており、この冠スリーブ１４
は、上部スリーブ１６に対して密閉された関係において
締結されており、この上部スリーブ１６は、中間スリー
ブ１８に対して密閉された関係において締結されてい
る。また、中間スリーブ１８は、底部スリーブ２０内に
締結保持されており、この底部スリーブ２０は、帽子状
底部スリーブ２２及び下降ベール２６が延出したキャッ
プ２４に対して締結係合されている。
構成が図示されており、この振動器は、振動器外壁の軌
道運動に際し、地震エネルギー発生に対する振動器内の
不釣合質量の回転概念を利用する。軌道ねじれ波振動器
１０は、実用化されるような低価値な管状ハウジング１
２を備えている。管状ハウジング１２は、冠スリーブ１
４から成る部分で構成されており、この冠スリーブ１４
は、上部スリーブ１６に対して密閉された関係において
締結されており、この上部スリーブ１６は、中間スリー
ブ１８に対して密閉された関係において締結されてい
る。また、中間スリーブ１８は、底部スリーブ２０内に
締結保持されており、この底部スリーブ２０は、帽子状
底部スリーブ２２及び下降ベール２６が延出したキャッ
プ２４に対して締結係合されている。
【００１２】軌道ねじれ波振動器１０には、ねじポスト
３２によって嵌合接続器３８に対して密閉された状態で
接続環２８が接続されており、この接続環２８には、複
式導線検層ケーブル３０が設けられている。なお、ねじ
ポスト３２は、嵌合接続器３８の必須の構成部品であ
る。ねじポスト２３を収容するための放射状ねじ孔３６
を規定する間に、回転質量体３４は、冠スリーブ１４の
ねじ端上に上部スリーブ１６を結び合わせるように適合
されている。ねじポスト３２は、接続器３８を介して延
出しており、この接続器３８は、冠スリーブ１４の上部
内にねじ４２をセットすることによって確保されたねじ
カラー４０に対して堅牢にねじ係合される密閉された仕
切りを構成している。このため、質量体３４は、上部ケ
ーブル組立体に対して堅牢な接続状態を提供するだけで
なく、また、少なくとも１つの作動センサ４４用の支持
機構を提供する。なお、この作動センサ４４は、加速度
を検知するための加速度計あるいは速度を検知するため
の受振器となり得る。質量体３４の選択的な回転を介し
て、作動センサ４４は、選択された横断整合状態に維持
される。合わせピン３５は、上部スリーブ１６に関係し
て質量体３４の回転を防止する。
３２によって嵌合接続器３８に対して密閉された状態で
接続環２８が接続されており、この接続環２８には、複
式導線検層ケーブル３０が設けられている。なお、ねじ
ポスト３２は、嵌合接続器３８の必須の構成部品であ
る。ねじポスト２３を収容するための放射状ねじ孔３６
を規定する間に、回転質量体３４は、冠スリーブ１４の
ねじ端上に上部スリーブ１６を結び合わせるように適合
されている。ねじポスト３２は、接続器３８を介して延
出しており、この接続器３８は、冠スリーブ１４の上部
内にねじ４２をセットすることによって確保されたねじ
カラー４０に対して堅牢にねじ係合される密閉された仕
切りを構成している。このため、質量体３４は、上部ケ
ーブル組立体に対して堅牢な接続状態を提供するだけで
なく、また、少なくとも１つの作動センサ４４用の支持
機構を提供する。なお、この作動センサ４４は、加速度
を検知するための加速度計あるいは速度を検知するため
の受振器となり得る。質量体３４の選択的な回転を介し
て、作動センサ４４は、選択された横断整合状態に維持
される。合わせピン３５は、上部スリーブ１６に関係し
て質量体３４の回転を防止する。
【００１３】図２には、振動器１０の下部が開示されて
おり、互いに締結された帽子状スリーブ２２及び底部ス
リーブ２０の間に質量体４６が確保されている。質量体
４６のねじ孔５０内には、下部ケーブル５２に対して電
気的に接続したケーブル接続器４８が締結支持されてい
る。なお、下部ケーブル組立体５２は、一定の形状で使
用され得るだけでなく、適当なプラグ部材も他の方法で
適用可能である。下降ベール２６は、選択式安定化ウェ
イトのサスペンションとして利用可能である。また、質
量体４６は、後述するように適用するために指摘された
方位角方向に、作動センサ５４等の少なくとも１つの作
動センサ装置を維持している。方向は、指示ピン（図示
しない）によって維持されている。
おり、互いに締結された帽子状スリーブ２２及び底部ス
リーブ２０の間に質量体４６が確保されている。質量体
４６のねじ孔５０内には、下部ケーブル５２に対して電
気的に接続したケーブル接続器４８が締結支持されてい
る。なお、下部ケーブル組立体５２は、一定の形状で使
用され得るだけでなく、適当なプラグ部材も他の方法で
適用可能である。下降ベール２６は、選択式安定化ウェ
イトのサスペンションとして利用可能である。また、質
量体４６は、後述するように適用するために指摘された
方位角方向に、作動センサ５４等の少なくとも１つの作
動センサ装置を維持している。方向は、指示ピン（図示
しない）によって維持されている。
【００１４】中間スリーブ１８は、可変速ＡＣ又はＤＣ
電気モータ５６を包含して適合されており、この電気モ
ータ５６は、回転駆動力を偏心ロータに供給するよう
に、両端を有する回転シャフト５８を備えている。電気
モータ５６は、速度及び位相制御において必要なフィー
ドバックを行うために、組込エンコーダ（図示しない）
を包含している。シャフト５８が、偏心ロータ６６に確
保されている出力シャフト６４を有する可撓性連結部６
２に対して確保されているように、電気モータ５６の下
面は、横断環状フランジ６０に対して堅牢に確保されて
いる。環状ハウジング部材６８は、円筒状空洞部７０を
規定するスペーサ６９によって、中間スリーブ１８及び
下部スリーブ２０の連結部分で好適に確保されている。
ハウジング部材６８内に軸方向に整合して確保された一
対の軸受７２，７４は偏心ロータ６６を回転支持する。
図２に示すように、偏心ロータ６６は、シャフト６４の
駆動中心点からずれた駆動点を有する環状ディスクであ
る。しかしながら、偏心質量ロータの他の構成は、高い
偏重心の提供と空気抵抗の減少との妥協として構成され
る好ましい実施例において適合可能である。
電気モータ５６を包含して適合されており、この電気モ
ータ５６は、回転駆動力を偏心ロータに供給するよう
に、両端を有する回転シャフト５８を備えている。電気
モータ５６は、速度及び位相制御において必要なフィー
ドバックを行うために、組込エンコーダ（図示しない）
を包含している。シャフト５８が、偏心ロータ６６に確
保されている出力シャフト６４を有する可撓性連結部６
２に対して確保されているように、電気モータ５６の下
面は、横断環状フランジ６０に対して堅牢に確保されて
いる。環状ハウジング部材６８は、円筒状空洞部７０を
規定するスペーサ６９によって、中間スリーブ１８及び
下部スリーブ２０の連結部分で好適に確保されている。
ハウジング部材６８内に軸方向に整合して確保された一
対の軸受７２，７４は偏心ロータ６６を回転支持する。
図２に示すように、偏心ロータ６６は、シャフト６４の
駆動中心点からずれた駆動点を有する環状ディスクであ
る。しかしながら、偏心質量ロータの他の構成は、高い
偏重心の提供と空気抵抗の減少との妥協として構成され
る好ましい実施例において適合可能である。
【００１５】図２に示すように、上部側（図１参照）に
おいても同様の構成が適用されている。即ち、電気モー
タ５６は、環状フランジ７６に確保されている。円筒状
スペーサ７８は、好適な円筒状ハウジング８０によって
支持された状態で確保されている。このハウジング８０
は、上部スリーブ１６と中間スリーブ１８とのねじ連結
部において、スペーサ７９によって確保されている。回
転シャフト５８の上端は、可撓性連結部８２を介して接
続されており、この連結部８２は、偏心ロータ９０に確
保されたシャフト８４上に出力を提供する。偏心ロータ
９０は、上部及び下部軸状軸受８６，８８内に維持され
ている。ハウジング８０には、その内部に回転のための
円筒状空洞部８７が規定されている。偏心ロータ９０及
び６６は、夫々、位相又は放射整合において、シャフト
８４及び６４に対してキー接続されている。
おいても同様の構成が適用されている。即ち、電気モー
タ５６は、環状フランジ７６に確保されている。円筒状
スペーサ７８は、好適な円筒状ハウジング８０によって
支持された状態で確保されている。このハウジング８０
は、上部スリーブ１６と中間スリーブ１８とのねじ連結
部において、スペーサ７９によって確保されている。回
転シャフト５８の上端は、可撓性連結部８２を介して接
続されており、この連結部８２は、偏心ロータ９０に確
保されたシャフト８４上に出力を提供する。偏心ロータ
９０は、上部及び下部軸状軸受８６，８８内に維持され
ている。ハウジング８０には、その内部に回転のための
円筒状空洞部８７が規定されている。偏心ロータ９０及
び６６は、夫々、位相又は放射整合において、シャフト
８４及び６４に対してキー接続されている。
【００１６】動作中において、軌道ねじれ波振動器１０
は、所定位置において、流体が充填された穿孔（図示し
ない）内に吊されており、管状ハウジング１２の外部円
筒状壁は、穿孔壁に関係してエネルギー連結された状態
にある。穿孔が流動体で満たされた場合、軌道ねじれ波
振動器は、流動体を介して穿孔壁に対して効果的に連結
される。穿孔がガスで満たされた場合、軌道ねじれ波振
動器は、種々既知の締結手段によって穿孔壁に対して締
結され得る。モータ５６による偏心ロータ９０及び６６
の相回転において、ハウジング１２の反動的な軌道運動
が引き起こされ、結果、外部及び上部伝搬用の穿孔壁内
に連結された軌道ねじれ波となる。また、上述したよう
な圧縮地震波が発生する。２つの作動センサ４４，５４
は、ハウジング１２の対向端近傍に同一方向に設けられ
ており、振動器の出力信号、振動器の回転の指標、レプ
リカ信号の検出等をモニタする際において、種々の使用
目的に対応した出力制御信号を供給する。例えば作動セ
ンサ４４及び５４に対して９０度の方向に配置させる付
加的な作動センサを容易に加えることができる。
は、所定位置において、流体が充填された穿孔（図示し
ない）内に吊されており、管状ハウジング１２の外部円
筒状壁は、穿孔壁に関係してエネルギー連結された状態
にある。穿孔が流動体で満たされた場合、軌道ねじれ波
振動器は、流動体を介して穿孔壁に対して効果的に連結
される。穿孔がガスで満たされた場合、軌道ねじれ波振
動器は、種々既知の締結手段によって穿孔壁に対して締
結され得る。モータ５６による偏心ロータ９０及び６６
の相回転において、ハウジング１２の反動的な軌道運動
が引き起こされ、結果、外部及び上部伝搬用の穿孔壁内
に連結された軌道ねじれ波となる。また、上述したよう
な圧縮地震波が発生する。２つの作動センサ４４，５４
は、ハウジング１２の対向端近傍に同一方向に設けられ
ており、振動器の出力信号、振動器の回転の指標、レプ
リカ信号の検出等をモニタする際において、種々の使用
目的に対応した出力制御信号を供給する。例えば作動セ
ンサ４４及び５４に対して９０度の方向に配置させる付
加的な作動センサを容易に加えることができる。
【００１７】回転偏心ウェイトを利用するダウンホール
軌道地震振動器は、本質的に一定変位装置であり、この
変位（ｄ）は、以下の式によって表される。 ｄ＝Ｗe ｅ／ＷT Ｗe ；回転偏心のウェイト ＷT ；装置の全ウェイト ｅ；回転ウェイトの偏心率 ｄ；全装置の重心の変位の大きさ 回転偏心ウェイトによって形成された力の大きさは、 Ｆ＝（Ｗe ／ｇ）ω2 ｅ ω；角振動数（角度／単位時間） ｇ；重力定数 となる。
軌道地震振動器は、本質的に一定変位装置であり、この
変位（ｄ）は、以下の式によって表される。 ｄ＝Ｗe ｅ／ＷT Ｗe ；回転偏心のウェイト ＷT ；装置の全ウェイト ｅ；回転ウェイトの偏心率 ｄ；全装置の重心の変位の大きさ 回転偏心ウェイトによって形成された力の大きさは、 Ｆ＝（Ｗe ／ｇ）ω2 ｅ ω；角振動数（角度／単位時間） ｇ；重力定数 となる。
【００１８】軌道重心の特殊振動数（ω）や速度（Ｖ）
の大きさは、Ｖ＝ωｅとなる。速度（ω）での回転に必
要な力（Ｗe ）は、力（Ｆ）及び速度（Ｖ）の積であ
る。付加的な力は、軸受摩擦や風抵抗に打ち勝つために
必要である。
の大きさは、Ｖ＝ωｅとなる。速度（ω）での回転に必
要な力（Ｗe ）は、力（Ｆ）及び速度（Ｖ）の積であ
る。付加的な力は、軸受摩擦や風抵抗に打ち勝つために
必要である。
【００１９】変位（ｄ）は、大気中に吊された軌道振動
器に発生する。振動器が流動体が満たされた穿孔内に下
降したとき、変位の大きさは、周囲の層の装填効果に対
応して減少される。層が異方性弾性特性を有する場合、
軌道振動器の通常の環状作動は、減少又は歪められる。
変位量の大きさの減少は、井孔の周りの層部材の弾性特
性に関係する。
器に発生する。振動器が流動体が満たされた穿孔内に下
降したとき、変位の大きさは、周囲の層の装填効果に対
応して減少される。層が異方性弾性特性を有する場合、
軌道振動器の通常の環状作動は、減少又は歪められる。
変位量の大きさの減少は、井孔の周りの層部材の弾性特
性に関係する。
【００２０】変位（ｘ）は、時間に関係して微分するこ
とにより、単位時間又は速度に対する距離（ｄｘ／ｄ
ｔ）が得られる。時間に関係した微分速度（ｄｖ／ｄ
ｔ）は、時間又は加速度に関係した速度における変化を
提供する。逆に、時間に関係して加速度を積分すると、
速度が得られる。一方、時間に関係して速度を積分する
と、位置又は変位が得られる。
とにより、単位時間又は速度に対する距離（ｄｘ／ｄ
ｔ）が得られる。時間に関係した微分速度（ｄｖ／ｄ
ｔ）は、時間又は加速度に関係した速度における変化を
提供する。逆に、時間に関係して加速度を積分すると、
速度が得られる。一方、時間に関係して速度を積分する
と、位置又は変位が得られる。
【００２１】加速度計又は受振器が適用された際、変位
量は、作動センサ４４（図１参照）及び５４から得るこ
とが可能である。加速度を測定する加速度計の出力を２
回積分すると、変位が算出される。速度を測定する受振
器の出力を１回積分すると、変位が算出される。
量は、作動センサ４４（図１参照）及び５４から得るこ
とが可能である。加速度を測定する加速度計の出力を２
回積分すると、変位が算出される。速度を測定する受振
器の出力を１回積分すると、変位が算出される。
【００２２】図４には、本発明の方法のフローチャート
のブロック図が示されている。検層ケーブル３０は、作
動センサ４４及び５４からの入力信号をブロック１００
に供給する。ブロック１００から出力された受信出力
は、ブロック１０２において積分される。ブロック１０
２から出力された積分出力信号は、ブロック１０４にお
いて、受振器からの出力信号に対応して決定される。受
振器から信号が出力された場合、その出力信号を１回積
分して、変位を示す値を提供し、その変位は、ブロック
１０６において確定される。受振器から信号が出力され
ない場合、その出力信号は、ブロック１０８において２
回積分され、その変位は、ブロック１０６において確定
される。変位が確定したとき、種々の特性がブロック１
１０において演算される。
のブロック図が示されている。検層ケーブル３０は、作
動センサ４４及び５４からの入力信号をブロック１００
に供給する。ブロック１００から出力された受信出力
は、ブロック１０２において積分される。ブロック１０
２から出力された積分出力信号は、ブロック１０４にお
いて、受振器からの出力信号に対応して決定される。受
振器から信号が出力された場合、その出力信号を１回積
分して、変位を示す値を提供し、その変位は、ブロック
１０６において確定される。受振器から信号が出力され
ない場合、その出力信号は、ブロック１０８において２
回積分され、その変位は、ブロック１０６において確定
される。変位が確定したとき、種々の特性がブロック１
１０において演算される。
【００２３】所望の弾性特性の規定方式及びこれら特性
間の数理的な関係は、従来から知られている。所定の一
次弾性特性及び関係は、参考のために記録される。基礎
工学テキストに通例示された応力及び単位ひずみの基礎
概念が理解される。フックの法則に従った部材にとっ
て、軸上応力は、単位軸上ひずみに比例する。定比例Ｅ
は、単位面積当りの単位力に基づいたいわゆるヤング率
と称される。同様に、せん断応力は、角単位ひずみに比
例し、定比例Ｍは、通常、せん断応力又は剛性率として
言及される。Ｍの単位は、力／単位面積である。
間の数理的な関係は、従来から知られている。所定の一
次弾性特性及び関係は、参考のために記録される。基礎
工学テキストに通例示された応力及び単位ひずみの基礎
概念が理解される。フックの法則に従った部材にとっ
て、軸上応力は、単位軸上ひずみに比例する。定比例Ｅ
は、単位面積当りの単位力に基づいたいわゆるヤング率
と称される。同様に、せん断応力は、角単位ひずみに比
例し、定比例Ｍは、通常、せん断応力又は剛性率として
言及される。Ｍの単位は、力／単位面積である。
【００２４】Ｍは、以下の式によってＥに関係付けら
れ、 Ｍ＝Ｅ／２（１＋σ） このポアソン比σは、横断単位ひずみの絶対値によって
分割された軸上単位ひずみの絶対値として規定される。
れ、 Ｍ＝Ｅ／２（１＋σ） このポアソン比σは、横断単位ひずみの絶対値によって
分割された軸上単位ひずみの絶対値として規定される。
【００２５】弾性部材の圧縮率は、周辺圧力ｄＰにおけ
る変化に対する単位体積Ｖの体積ｄＶ変化として規定さ
れる。最適な工学条件は、相互の圧縮率である体積弾性
率βであり、単位面積当りの単位力として以下の式によ
って表される。 β＝Ｖ・ｄｐ／ｄＶ また、 β＝Ｅ／３（１−２σ） ＝λ（１＋σ）／３σ ＝λ＋（２Ｍ／３） このラメ定数λは、 λ＝β−（２Ｍ／３） によって与えられる。
る変化に対する単位体積Ｖの体積ｄＶ変化として規定さ
れる。最適な工学条件は、相互の圧縮率である体積弾性
率βであり、単位面積当りの単位力として以下の式によ
って表される。 β＝Ｖ・ｄｐ／ｄＶ また、 β＝Ｅ／３（１−２σ） ＝λ（１＋σ）／３σ ＝λ＋（２Ｍ／３） このラメ定数λは、 λ＝β−（２Ｍ／３） によって与えられる。
【００２６】音響速度に関係した式、質量密度ρ及び弾
性率は、重要である。例えば、 ρＶP 2 ＝β＋（４Ｍ／３） ρＶS 2 ＝Ｍ ＶP ；圧縮波速 ＶS ；ねじれ波速 処理関係は、全て線形の弾性に基づいているが、文中に
記述した測定概念は、岩石特性が非線形である場合にも
適用可能である。
性率は、重要である。例えば、 ρＶP 2 ＝β＋（４Ｍ／３） ρＶS 2 ＝Ｍ ＶP ；圧縮波速 ＶS ；ねじれ波速 処理関係は、全て線形の弾性に基づいているが、文中に
記述した測定概念は、岩石特性が非線形である場合にも
適用可能である。
【００２７】ほとんどの式は、３つの特性を包含してお
り、この式を用いることによって３つを規定するために
は、２つの特性を認識又は測定することが必要である。
ブロック１１０で行われる演算を介して、岩石特性は、
ブロック１１２に表示され、高多孔性等を示す深部で井
囲いを穿孔するような適当な処理が、これら特性に基づ
いて行われる。
り、この式を用いることによって３つを規定するために
は、２つの特性を認識又は測定することが必要である。
ブロック１１０で行われる演算を介して、岩石特性は、
ブロック１１２に表示され、高多孔性等を示す深部で井
囲いを穿孔するような適当な処理が、これら特性に基づ
いて行われる。
【００２８】２つの重要な実験では、軌道振動器は、穿
孔の流体を介して周囲の層に堅牢に接続させることが確
証される。第１の実験では、受振器を擬井孔の側部に組
み込んまれた受振器からの出力信号が、軌道振動器に内
蔵された受振器からの出力と同位相であったこと、ま
た、軌道振動器の受振器からの信号の大きさが、軌道振
動器が擬井孔内に下降されるに従って減少したことが確
認された。
孔の流体を介して周囲の層に堅牢に接続させることが確
証される。第１の実験では、受振器を擬井孔の側部に組
み込んまれた受振器からの出力信号が、軌道振動器に内
蔵された受振器からの出力と同位相であったこと、ま
た、軌道振動器の受振器からの信号の大きさが、軌道振
動器が擬井孔内に下降されるに従って減少したことが確
認された。
【００２９】第２の実験では、標準的な環状軌道振動器
は、この振動器が、（例えば、破砕で生じた）井孔の異
方性層に入った場合、長楕円になることが示された。ま
た、この実験は、振動器において縦横分極した受振器の
方位角方向が知られた場合、井孔を横断する垂直破れ口
の方位が規定され得ることを示した。
は、この振動器が、（例えば、破砕で生じた）井孔の異
方性層に入った場合、長楕円になることが示された。ま
た、この実験は、振動器において縦横分極した受振器の
方位角方向が知られた場合、井孔を横断する垂直破れ口
の方位が規定され得ることを示した。
【００３０】１又はそれ以上の実験上の関係は、変位、
駆動力、振動数等の軌道振動器の変動を剛性率やヤング
率等の岩石特性として関係付けると共に、適当な実験室
での実験及び較正処理を介して確定することができ得
る。種々の試験井の周りの層の岩石特性は、井孔の間に
採取された核標本上の測定から正確に規定することがで
きる。
駆動力、振動数等の軌道振動器の変動を剛性率やヤング
率等の岩石特性として関係付けると共に、適当な実験室
での実験及び較正処理を介して確定することができ得
る。種々の試験井の周りの層の岩石特性は、井孔の間に
採取された核標本上の測定から正確に規定することがで
きる。
【００３１】なお、本発明は、上述した実施例の構成に
限定されることはなく、種々の変更が可能であり、この
ような変更は、添付したクレイムの範囲内において予期
されるものである。
限定されることはなく、種々の変更が可能であり、この
ような変更は、添付したクレイムの範囲内において予期
されるものである。
【００３２】変形例において、受振器は、振動器の速度
を測定するために適用されており、その出力は、１回積
分することで変位として算出される。
を測定するために適用されており、その出力は、１回積
分することで変位として算出される。
【図１】２つの加速度計が合体された軌道地震源の上部
の縦断面を示す図。
の縦断面を示す図。
【図２】図１に示す軌道地震源の下部の縦断面を示す
図。
図。
【図３】図２に示す３−３線に沿う軌道地震源の断面
図。
図。
【図４】本発明の基本的方法のフローチャートを示すブ
ロック図。
ロック図。
１０…軌道ねじれ波振動器、１４…冠スリーブ、１６…
上部スリーブ、１８…中間スリーブ、２８…接続環、３
０…複式導線検層ケーブル、３２…ねじポスト、３４…
回転質量体、４４…作動センサ。
上部スリーブ、１８…中間スリーブ、２８…接続環、３
０…複式導線検層ケーブル、３２…ねじポスト、３４…
回転質量体、４４…作動センサ。
Claims (4)
- 【請求項１】 可調整振動装置手段を介して井孔内で横
運動を発生させる工程と、 ダウンホール装置に内蔵された少なくとも２つの内部加
速度計を介して前記ダウンホール装置の加速度を測定す
る工程と、 前記ダウンホール装置が大気中に吊されている間、井孔
外部の加速度を測定することによって前記ダウンホール
装置の参照変位を測定する工程と、 前記孔内において前記加速度計の出力を測定する工程
と、 前記井孔内の変位を得るように、前記加速度計の加速度
出力を２回積分する工程と、 前記孔の周りの層の種々の弾性特性を表示するように、
前記ダウンホール装置の変位の変化を規定する工程と、
を有するダウンホール装置を用いて井孔の周りの岩石層
の弾性特性を測定する方法。 - 【請求項２】 前記変位の変化を規定する工程は、前記
２つの加速度計を介して、変位を規定し、連続的にヤン
グ率を記録する工程を有する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 可調整振動装置手段を介して井孔内で横
運動を発生させる工程と、 ダウンホール装置に内蔵された少なくとも２つの内部受
振器を介して前記ダウンホール装置の速度を測定する工
程と、 前記ダウンホール装置が大気中に吊されている間、井孔
外部の速度を測定することによって前記ダウンホール装
置の参照変位を測定する工程と、 前記孔内において前記受振器の出力を測定する工程と、 前記井孔内の変位を得るように、前記受振器の出力を積
分する工程と、 前記孔の周りの層の種々の弾性特性を表示するように、
前記ダウンホール装置の変位の変化を規定する工程と、
を有するダウンホール装置を用いて井孔の周りの岩石層
の弾性特性を測定する方法。 - 【請求項４】 前記変位の変化を規定する工程は、前記
２つの受振器を介して、変位を規定し、連続的にヤング
率を記録する工程を有する請求項３に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/886,988 US5229552A (en) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Method and apparatus for the downhole measurement of elastic rock properties |
| US886988 | 1992-05-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173568A true JPH06173568A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=25390217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5079848A Pending JPH06173568A (ja) | 1992-05-21 | 1993-04-06 | 岩石弾性特性のダウンホール測定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5229552A (ja) |
| EP (1) | EP0570695B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06173568A (ja) |
| DE (1) | DE69312796D1 (ja) |
| NO (1) | NO930813L (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5321213A (en) * | 1993-01-29 | 1994-06-14 | Conoco Inc. | Downhole epicyclic motion orbital seismic source |
| US5485431A (en) * | 1993-11-19 | 1996-01-16 | Schlumberger Technology Corporation | Measurement of nonlinear formation parameters using sonic borehole tool |
| GB2305243B (en) * | 1995-09-15 | 1999-07-07 | Nigel Allister Anstey | Vibratory ground survey system |
| WO2002036935A1 (en) | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Methods of performing downhole operations using orbital vibrator energy sources |
| US7357030B2 (en) * | 2004-11-11 | 2008-04-15 | Battelle Energy Alliance, Llc | Apparatus and methods for determining at least one characteristic of a proximate environment |
| US8942483B2 (en) | 2009-09-14 | 2015-01-27 | Trimble Navigation Limited | Image-based georeferencing |
| US8897541B2 (en) | 2009-09-14 | 2014-11-25 | Trimble Navigation Limited | Accurate digitization of a georeferenced image |
| US9213905B2 (en) * | 2010-10-25 | 2015-12-15 | Trimble Navigation Limited | Automatic obstacle location mapping |
| US9408342B2 (en) | 2010-10-25 | 2016-08-09 | Trimble Navigation Limited | Crop treatment compatibility |
| US8855937B2 (en) | 2010-10-25 | 2014-10-07 | Trimble Navigation Limited | Crop characteristic estimation |
| US10115158B2 (en) | 2010-10-25 | 2018-10-30 | Trimble Inc. | Generating a crop recommendation |
| US9846848B2 (en) | 2010-10-25 | 2017-12-19 | Trimble Inc. | Exchanging water allocation credits |
| US9058633B2 (en) | 2010-10-25 | 2015-06-16 | Trimble Navigation Limited | Wide-area agricultural monitoring and prediction |
| WO2016176303A1 (en) | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Conocophillips Company | Downhole inertial mass system |
| WO2017061988A1 (en) | 2015-10-06 | 2017-04-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for detecting downhole tool location inside a borehole |
| CN117233035B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-01-30 | 寿光市勘察设计院有限责任公司 | 一种岩土勘察试验样品密度测试系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2244484A (en) * | 1938-05-07 | 1941-06-03 | Roland F Beers | Method of and means for analyzing and determining the geologic strata below the surface of the earth |
| US2784796A (en) * | 1952-01-25 | 1957-03-12 | Socony Mobil Oil Co Inc | Shear modulus acoustic well logging |
| US3080010A (en) * | 1959-08-06 | 1963-03-05 | Schlumberger Well Surv Corp | Acoustic well logging apparatus |
| US3490150A (en) * | 1966-05-02 | 1970-01-20 | Schlumberger Technology Corp | Systems and methods for determining the position of a tool in a borehole |
| SU735960A1 (ru) * | 1976-05-07 | 1980-05-25 | Московский научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования | Устройство дл измерени динамического модул упругости образца материала |
| US4480480A (en) * | 1981-05-18 | 1984-11-06 | Scott Science & Technology, Inc. | System for assessing the integrity of structural systems |
| US4932003A (en) * | 1982-05-19 | 1990-06-05 | Exxon Production Research Company | Acoustic quadrupole shear wave logging device |
| US4802144A (en) * | 1986-03-20 | 1989-01-31 | Applied Geomechanics, Inc. | Hydraulic fracture analysis method |
| US4783742A (en) * | 1986-12-31 | 1988-11-08 | Sundstrand Data Control, Inc. | Apparatus and method for gravity correction in borehole survey systems |
| US4874061A (en) * | 1988-01-19 | 1989-10-17 | Conoco Inc. | Downhole orbital seismic source |
| US4903245A (en) * | 1988-03-11 | 1990-02-20 | Exploration Logging, Inc. | Downhole vibration monitoring of a drillstring |
| GB2228326B (en) * | 1988-12-03 | 1993-02-24 | Anadrill Int Sa | Method for determining the instantaneous rotation speed of a drill string |
-
1992
- 1992-05-21 US US07/886,988 patent/US5229552A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-03-05 NO NO930813A patent/NO930813L/no unknown
- 1993-04-06 JP JP5079848A patent/JPH06173568A/ja active Pending
- 1993-04-08 DE DE69312796T patent/DE69312796D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-08 EP EP93105834A patent/EP0570695B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69312796D1 (de) | 1997-09-11 |
| EP0570695B1 (en) | 1997-08-06 |
| US5229552A (en) | 1993-07-20 |
| NO930813D0 (no) | 1993-03-05 |
| NO930813L (no) | 1993-11-22 |
| EP0570695A3 (ja) | 1994-03-23 |
| EP0570695A2 (en) | 1993-11-24 |
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