NL8900355A

NL8900355A - METHOD AND EQUIPMENT FOR CONVERTING TUBE WAVES INTO BODY WAVES FOR SEISMIC EXPLORATION

Info

Publication number: NL8900355A
Application number: NL8900355A
Authority: NL
Original assignee: Exxon Production Research Co
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1989-10-02
Also published as: DE3905416A1; GB2216659B; FR2631459A1; FR2631459B1; GB8905077D0; CA1317367C; NO890726D0; GB2216659A; MY104714A; AU3093789A; NO890726L; AU617441B2

Description

1? i VO 20221? i VO 2022

Werkwijze en apparatuur voor het ten behoeve van seismische exploratie omzetten van buisgolven in lichaamsgolven.Method and equipment for converting tube waves into body waves for seismic exploration.

De uitvinding heeft betrekking op het in neerwaartse richting van een gat genereren van compressie- en schuif-golven te gebruiken bij seismische exploratie van aarde die een boorgat omgeeft. In het bijzonder heeft de uitvin-5 ding betrekking op een werkwijze en apparatuur voor het genereren en omzetten van buisgolven in een boorgat, alsook voor het omzetten daarvan in compressie- en schuif-golven op een gekozen diepte in neerwaartse richting van het gat beschouwd, e.e.a. voor spiegelbeeldige verticale 10 seismische profilering, of dwars over het boorgat beschouwde profilering van de aarde die het boorgat omgeeft.The invention relates to downhole hole generation of compression and shear waves to be used in seismic exploration of earth surrounding a borehole. In particular, the invention relates to a method and equipment for generating and converting tube waves in a borehole, as well as for converting them into compression and shear waves at a selected depth downhole, eea for mirror-image vertical seismic profiling, or profiling of the earth surrounding the borehole, viewed transversely across the borehole.

Seismische exploratie is het gebruikmaken van seismische golven teneinde sub-oppervlaktegeologische structuren en statigrafische kenmerken in kaart te brengen.Seismic exploration is the use of seismic waves to map subsurface geological structures and statigraphic features.

15 Het uiteindelijke doel van seismische exploratie is het bepalen van de plaats van economisch te produceren olie, gas of minerale neerslagen. Seismische exploratie wordt overwegend gerealiseerd doordat een geordende verzameling van sensoren, zogenaamde geofoons, op het oppervlak van 20 de aarde wordt geplaatst. Explosieve ladingen, vibratoren, of andere seismische energiebronnen worden op het oppervlak gestimuleerd teneinde in de aarde seismische golven teweeg te brengen. De seismische golven planten zich door de aarde voort als lichaamsgolven, dat wil zeggen als 25 compressiegolven (P-golven) en als schuifgolven (S-golven).The ultimate goal of seismic exploration is to locate the location of economically produced oil, gas or mineral deposits. Seismic exploration is predominantly accomplished by placing an ordered collection of sensors, called geophones, on the surface of the Earth. Explosive charges, vibrators, or other seismic energy sources are stimulated on the surface to produce seismic waves in the earth. The seismic waves propagate through the Earth as body waves, that is, as compression waves (P waves) and as shear waves (S waves).

De seismische golven treffen lagen in de aarde en worden in de richting van het oppervlak gereflecteerd. De geofoons detecteren de gereflecteerde golven. De resulterende signalen worden geregistreerd en op verschillende manieren 30 verwerkt teneinde informatie omtrent het sub-oppervlak te verkrijgen.The seismic waves hit layers in the earth and are reflected toward the surface. The geophones detect the reflected waves. The resulting signals are recorded and processed in various ways to obtain information about the sub-surface.

Spiegelbeeldige verticale profilering (spiegelbeeldige VSP of RVSP) is een exploratietechniek die kan worden gebruikt om informatie te verkrijgen omtrent de 8800355 Λ -2- suboppervlak-kenirerken in de aarde die een boorgat omgeeft. Spiegelbeeldige VSP wordt gerealiseerd doordat een seismische energiebron op gekozen diepten in een boorgat wordt geplaatst. Bewegingsdetectoren, of geofoons, worden volgens 5 een gekozen patroon op het aardoppervlak geplaatst. Seismische energie die afkomstig is van de bron dringt door in de formatie die zich rondom het boorgat bevindt en wordt door de aarde heen overgedragen in de vorm van lichaams-golven. De bewegingsdetectoren op het aardoppervlak reage-10 ren op de vanaf de zich beneden in het gat bevindende bron en op energie die vanaf suboppervlak-kenmerken wordt gereflecteerd. De verkregen informatie wordt gebruikt voor het maken van schattingen omtrent de geologische structuur en stratigrafische kenmerken in de aarde die het boorgat om-15 geeft.Mirror Image Vertical Profiling (Mirror Image VSP or RVSP) is an exploration technique that can be used to obtain information about the 8800355 Λ -2-subsurface marks in the earth surrounding a borehole. Mirror image VSP is achieved by placing a seismic energy source in a borehole at selected depths. Motion detectors, or geophones, are placed on the surface of the earth according to a chosen pattern. Seismic energy from the source penetrates the formation surrounding the borehole and is transmitted through the Earth in the form of body waves. The motion detectors on the Earth's surface respond to the downhole source and to energy reflected from subsurface features. The information obtained is used to make estimates of the geological structure and stratigraphic features in the earth surrounding the borehole.

Toepassing van spiegelbeeldige verticale seismische profilering is gebonden aan beperkingen wegens de noodzaak van een zich onder in het gat bevindende bron welke voldoende energie moet genereren om de operatie ten uitvoer 20 te brengen en welke het boorgat niet zal beschadigen.Use of mirror-image vertical seismic profiling is limited by the need for a downhole well that must generate enough energy to perform the operation and which will not damage the borehole.

Explosieve ladingen kunnen onder in het gat gebruikt worden en deze zullen voldoende energie produceren om spiegelbeeldige verticale seismische profilering te realiseren. Echter bestaat een aanzienlijk risico dat het boorgat wordt 25 beschadigd. Tevens kunnen luchtkanonnen worden gebruikt als zich onder in het gat bevindende bronnen. Voor wat betreft luchtkanonnen bestaan verscheidene praktische problemen zoals die waarbij reflecties ontstaan afkomstig van de gasbellen die vrijkomen wanneer het kanon wordt afge-30 vuurd, alsook die welke samenhangen met de noodzaak om onder in het gat een hoge-druk-luchtbron aan te brengen. Bovendien kunnen ook luchtkanonnen'het boorgat beschadigen.Explosive charges can be used downhole and will produce enough energy to achieve mirror image vertical seismic profiling. However, there is a considerable risk of damage to the borehole. Air guns can also be used as downhole wells. As for air guns, there are several practical problems such as those in which reflections arise from the gas bubbles released when the gun is fired, as well as those associated with the need to provide a high pressure air source downhole. In addition, air guns can also damage the borehole.

Een publicatie getiteld "Radiation from a Downhole Air Gun Source", van Lee,e.a., Geophysics, Volume 49, nr. 1 35 (januari 1984) beschrijft het gebruik van een onder in het gat geplaatst luchtkanon als een seismische energiebron 8900355; ψ -3- bij een in het veld uitgevoerd seismisch experiment van de als over het gat aangeduide soort. Blijkens deze publicatie is een luchtkanon een aantrekkelijke seismische energiebron voor VSP van de als over het gat aangeduide 5 soort. In deze publicatie wordt echter opgemerkt dat het terughalen, fixeren en opnieuw in positie brengen van een luchtkanon tijdrovende operaties zijn. Zulks wegens de kabels, slangen en draden die met een luchtkanon moeten zijn verbonden in verband met de werking daarvan. Blijk-10 baar veroorzaakte het luchtkanon minimale beschadiging van het boorgat.A publication entitled "Radiation from a Downhole Air Gun Source," by Lee, et al., Geophysics, Volume 49, No. 1 35 (January 1984) describes the use of a downhole air gun as a seismic energy source 8900355; 3 -3- in a field seismic experiment of the type referred to as over the hole. According to this publication, an air gun is an attractive seismic energy source for VSP of the type referred to as over the hole. However, in this publication it is noted that retrieving, fixing and repositioning an air gun are time consuming operations. This is because of the cables, hoses and wires that must be connected to an air gun in connection with its operation. Apparently, the air gun caused minimal damage to the borehole.

Blijkens de Lee, e.a. publicatie is ingezien dat behalve de P- en S-golven die in de nabijheid van de zich onderin het gat bevindende bron in de aarde worden uit-15 gestraald, andere lichaamsgolven worden gegenereerd wanneer de door het luchtkanon gegenereerde lichaamsgolf wordt gereflecteerd vanaf de bodem van het boorgat of vanaf andere i onregelmatigheden in het boorgat. Buisgolven zijn druk-pulsen of drukgolven die zich longitudinaal voorplanten 20 in een met een fluïdum gevulde pijp. Op de blz. 30 en 31 van de Lee, e.a. publicatie is geconcludeerd dat buisgolven zich vanaf het luchkanon in benedenwaartse richting voortplanten, vanaf de bodem van het boorgat worden gereflecteerd en opnieuw worden gereflecteerd door het luchtkanon .According to the Lee, et al. Publication, it has been recognized that in addition to the P and S waves radiated into the Earth in the vicinity of the bottom hole, other body waves are generated when the body wave generated by the air gun is generated. reflected from the bottom of the borehole or from other borehole irregularities. Tube waves are pressure pulses or pressure waves that propagate longitudinally in a fluid-filled pipe. Pages 30 and 31 of the Lee, et al. Publication conclude that tubular waves propagate downward from the air gun, are reflected from the bottom of the borehole, and are reflected again by the air gun.

25 of door de luchtbellen die in de nabijheid van het luchtkanon zijn gevormd. In de publicatie is vermeld dat telkens wanneer obstakels aanwezig zijn die een buisgolf-reflectie kunnen veroorzaken, "zoals een afsluiting van een brongat, onregelmatigheden in een brongat, luchtbellen, 30 de aanwezigheid van een stuk gereedschap (het luchtkanon zelf), of indien inhomogeniteiten bestaan in het medium waarin een brongat is geboord, secundaire straling en bijbehorende veelvouden kan worden gegenereerd.".Or by the air bubbles formed in the vicinity of the air gun. It is stated in the publication that whenever obstacles are present which can cause a tube wave reflection, "such as closing a source hole, irregularities in a source hole, air bubbles, the presence of a tool (the air gun itself), or if inhomogeneities exist in the medium in which a well hole has been drilled, secondary radiation and associated multiples can be generated. "

In een publicatie van Lee en Balch, getiteld 35 "Theoretical Seismic Wave Radiation from a Fluid-filled Borehole", Geophysics, Volume 47, Nr, 9, (september 1982), 0800355/ * -4- worden buisgolven in een met fluïdum gevuld boorgat behandeld. In de publicatie is aangegeven dat in het boorgat aanwezige buisgolven aanleiding kunnen geven tot een een grote amplitude bezittende lichaamsgolf in de aarde 5 die het boorgat omgeeft, wanneer de buisgolf bij de bodem van het boorgat wordt gereflecteerd.In a publication by Lee and Balch entitled 35 "Theoretical Seismic Wave Radiation from a Fluid-filled Borehole", Geophysics, Volume 47, No. 9, (September 1982), 0800355 / * -4-, tube waves are filled in a fluid borehole treated. The publication indicates that tubular waves present in the borehole may give rise to a large amplitude body wave in the earth surrounding the borehole when the tubular wave is reflected at the bottom of the borehole.

Het aan Silverman verleende Amerikaanse octrooi 3,979,724 is illustratief voor een toepassing van het principe zoals genoemd in bovenvermelde publicatie van 10 Lee en Balch. Volgens de door Silverman gegeven lering wordt een schokgolf, of buisgolf gegenereerd in de zich in een boorgat bevindende boorstreng. De schokgolf treedt uit bij het einde van de boorstreng en dringt door in het zich in het boorgat bevindende fluïdum, waarbij in de aarde een 15 seismische golf wordt gegenereerd. De door Silverman gebruikte schokgolven zouden het boorgat blijkbaar niet beschadigen. Het is echter niet efficiënt om alleen maar toe te laten dat de buisgolf de pijp verlaat en binnendringt in het fluïdum dat zich in het boorgat bevindt, of als 20 alternatief terug naar de boorstreng wordt gereflecteerd. Slechts een betrekkelijk geringe hoeveelheid van de energie in de buisgolf die zich benedenwaarts in de pijp voortplant, zal in de formatie worden uitgestraald. E.e.a. betekent dat de door Silverman voorgestelde werkwijze en 25 apparatuur niet efficiënt zijn voor wat betreft het omzetten van buisgolven in P- en S-golven.U.S. Patent 3,979,724 issued to Silverman is illustrative of an application of the principle set forth in the aforementioned Lee and Balch publication. According to the teaching taught by Silverman, a shock wave, or tube wave, is generated in the drill string located in a borehole. The shock wave exits at the end of the drill string and penetrates the fluid located in the borehole, generating a seismic wave in the earth. The shock waves used by Silverman would apparently not damage the borehole. However, it is not efficient to just allow the tube wave to exit the pipe and penetrate the fluid contained in the borehole, or alternatively be reflected back to the drill string. Only a relatively small amount of the energy in the tube wave that propagates down the pipe will be radiated into the formation. E.e.a. means that the method and equipment proposed by Silverman are not efficient in converting tube waves into P and S waves.

Het aan Kennedy, e.a. verleende octrooi 4,671,379 is illustratief voor een zich onder in het gat bevindende seismische energiebron. Een in het boorgat aanwezige fluï-30 dumkolom wordt in trilling gebracht teneinde een resonerende staande golf teweeg te brengen. Zulks wordt bereikt door een kolom water te isoleren tussen twee opblaasbare blazen en de kolom te exciteren met een oscillerend aandrijf orgaan dat in verbinding staat met de fluïdumkolom.Patent 4,671,379 issued to Kennedy, et al. Is illustrative of a downhole seismic energy source. A fluid column contained in the borehole is vibrated to produce a resonant standing wave. This is accomplished by isolating a column of water between two inflatable bladders and exciting the column with an oscillating driver communicating with the fluid column.

35 In het octrooi is vermeld dat een betrekkelijk efficiënte energiebron beschikbaar wordt gesteld door bij of in de 8900355.’ * -5- nabijheid van de resonantiefrequentie van de fluïdumkolom te werken. Een hoofdbezwaar van de in het octrooi beschreven inrichting is de betrekkelijke complexiteit van de zich onder in het gat bevindende apparatuur, en zoals weer-5 gegeven in de figuren 3 t/m 9, die voor de realisatie van de gedachte nodig is.The patent discloses that a relatively efficient energy source is made available by operating at or near the 8900355. "* -5" proximity to the resonant frequency of the fluid column. A major drawback of the device described in the patent is the relative complexity of the downhole equipment, and as shown in Figures 3 through 9, which is necessary for the realization of the idea.

Het aan Cloud verleende Amerikaanse octrooi 2,281,751 bevat de lering dat seismische golven teweeg worden gebracht wanneer de druk die op een met fluïdum ge-10 vuld boorgat wordt uitgeoefend periodiek wordt gevarieerd.U.S. Patent No. 2,281,751 to Cloud teaches that seismic waves are produced when the pressure applied to a fluid-filled borehole is varied periodically.

Voor zover volgens de voorstellen van Cloud sprake is dat buisgolven worden gegenereerd, wordt primair gesteund op het wat betreft de dwarsdoorsnede bestaande verschil tussen de onder druk staande buis 14 en de met fluïdum ge-15 vulde bodemsectie van het gat 13 teneinde de buisgolven om te zetten in lichaamsgolven. De werkwijze en apparatuur zoals in het octrooi van Cloud zijn voorgesteld zullen ook niet efficiënt zijn en wel wegens dezelfde reden die in het bovenstaande zijn aangegeven bij de behandeling van het 20 octrooi van Silverman.Insofar as according to Cloud's proposals, tube waves are generated, the primary cross-sectional difference is between the pressurized tube 14 and the fluid-filled bottom section of the hole 13 in order to reverse the tube waves. put in body waves. Also, the method and equipment as proposed in the Cloud patent will not be efficient for the same reason indicated above in the discussion of the Silverman patent.

Zoals in het bovenstaande is aangegeven, bestaat behoefte aan een apparaat en werkwijze voor het teweegbrengen van buisgolven die in benedenwaartse richting in het gat worden geleid en efficiënt worden omgezet in com-25 pressie- en schuifgolven die in de aarde welke het boorgat omgeeft worden uitgestraald. Zoals is ingezien in de publicatie van Lee, e.a., zal elk in het gat aanwezig obstakel, zoals een luchtkanon, de buisgolven omzetten in lichaamsgolven. Het omzettingsrendement is echter gering 30 en wegens het geringe vermogen dat aan de uitgang wordt ontwikkeld zal voor de seismische werkzaamheden een relatief lange tijd nodig zijn. De apparatuur en werkwijze zullen bij voorkeur de mogelijkheid moeten bieden dat de buisgolfomzetter, op een betrekkelijk eenvoudige wijze naar 35 elke gekozen plaats in het boorgat kan worden bewogen.As indicated above, there is a need for an apparatus and method for producing tube waves that are conducted downhole and efficiently converted into compression and shear waves radiated into the soil surrounding the borehole . As recognized in the Lee, et al. Publication, any obstacle present in the hole, such as an air gun, will convert the tube waves into body waves. However, the conversion efficiency is low, and because of the low power generated at the output, the seismic work will require a relatively long time. Preferably, the equipment and method should allow the tubular wave converter to be moved to any selected location in the borehole in a relatively simple manner.

89 00355.' ft -6-89 00355. " ft -6-

Bovendien dienen de werkwijze en apparatuur eenvoudig en robuust te zijn zodat deze bestand zijn tegen typerende omstandigheden die onderin het gat voorkomen.In addition, the method and equipment should be simple and robust so that they can withstand typical conditions that occur at the bottom of the hole.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en 5 apparatuur voor het bij of in de nabijheid van het oppervlak teweegbrengen van buisgolven en het vervolgens omzetten van de buisgolven in lichaamsgolven in de aarde en op. een gekozén diepte. Buisgolven worden teweeggebracht in het zich in het boorgat bevindend fluïdum geïnjecteerd 10 bij of in de nabijheid van de top van het boorgat, en neerwaarts in het gat geleid door het boorgat, of de gat-behuizing of door de pijplijn. Wanneer de buisgolven invallen op een unieke omzetter die onder in het gat op een gekozen diepte is opgehangen, worden de buisgolven omgezet 15 in compressie- en schuifgolven, waarbij deze vanaf de omzetter worden uitgestraald in de aarde die het boorgat omgeeft. .De buisgolfomzetter is een betrekkelijk efficiënte zich onder in het gat bevindende bron en deze kan worden gebruikt voor het ten uitvoer brengen van spiegelbeeldige 20 vSP of seismische experimenten van de over het boorgat bedoelde soort.The invention relates to a method and apparatus for generating tube waves at or near the surface and subsequently converting the tube waves into body waves in the earth and on. a chosen depth. Tube waves are generated in the borehole fluid injected at or near the top of the borehole, and guided down the hole through the borehole, or the hole housing, or through the pipeline. When the tube waves incident on a unique transducer suspended at the bottom of the hole at a selected depth, the tube waves are converted into compression and shear waves, radiating from the transducer into the soil surrounding the borehole. The tubular wave transducer is a relatively efficient downhole source and can be used to perform mirror image vSP or seismic experiments of the downhole type.

De uitvinding omvat een bron voor het teweegbrengen van buisgolven in het boorgat. Een buisgolfbron is op een geringe diepte of bij het oppervlak geplaatst en staat in 25 verbinding met het zich in het boorgat bevindend fluïdum. De buisgolfbron injecteert buisgolven die zich in benedenwaartse richting in het boorgat voortplanten en die invallen op de buisgolfomzetter. De buisgolfbron kan druk-pulsen teweegbrengen zoals een luchtkanon. Het verdient 30 ae voorkeur dat de bron een regelbare, gezwaaide frequenties bevattende drukgolftrein teweegbrengt.The invention includes a source for generating downhole tubular waves. A tubular wave source is placed at a shallow depth or near the surface and communicates with the downhole fluid. The tube wave source injects tube waves which propagate downwardly into the borehole and which incident on the tube wave converter. The tube wave source can produce pressure pulses like an air gun. It is preferred that the source produce a controllable wavelength pressure wave train.

De uitvinding omvat verder een buisgolfomzetter die op een gekozen diepte onder in het gat is geplaatst. De omzetter is bij voorkeur een langgerekt lichaam dat is op-55 gehangen in, echter niet noodzakelijkerwijze is vastgeklemd aan, het boorgat, en dat een lengte bezit die onge- 89 0 0355: -7- veer gelijk is aan een halve of een hele golflengte van de P-golfformatie bij de bedrijfsfrequentie. De acoustische impedantie van de buisgolfomzetter zou sterk dienen te contrasteren met betrekking tot het zich in het boorgat be-5 vindend fluïdum en zou het gat zo volledig als praktisch mogelijk is dienen te vullen.The invention further includes a tube wave converter placed at the selected depth in the bottom of the hole. Preferably, the transducer is an elongated body suspended on-55, but not necessarily clamped to, the borehole, and having a length equal to about a half or a whole length of 89 0 0355: -7. wavelength of the P waveform at the operating frequency. The acoustic impedance of the tube wave transducer should contrast sharply with respect to the fluid contained in the borehole and fill the hole as completely as practicable.

De gezwaaide frequenties bevattende puls zoals gegenereerd door de buisgolfbron wordt bij voorkeur gedetecteerd door een geschikte detector op de buisgolfomzetter.The sweep frequency containing pulse as generated by the tube wave source is preferably detected by a suitable detector on the tube wave converter.

10 Het resulterende signaal wordt in de bovenwaartse richting van het gat getransporteerd via de draadlijn waaraan de buisgolfomzetter is opgehangen. Dit onderuit het gat afkomstige signaal is kruis-gekorreleerd met de signalen die worden ontvangen door de op het oppervlak geplaatste 15 geofoons, teneinde een beeld van het suboppervlak op te leveren dat vergelijkbaar is met dat zoals veroorzaakt door een pulserende onderin het gat aanwezige bron. Het resulterende signaal kan tevens worden geregistreerd en onderin het gat worden opgeslagen teneinde op een latere 20 tijd te kunnen worden opgehaald en aan een kruis-korrelatie te worden onderworpen.The resulting signal is transported in the upward direction of the hole via the wireline from which the tube wave converter is suspended. This bottom hole signal is cross-correlated with the signals received by the geophones placed on the surface to provide an image of the subsurface comparable to that caused by a pulsating source present at the bottom of the hole. The resulting signal can also be recorded and stored at the bottom of the hole for later retrieval and cross-correlation.

De uitvinding biedt een oplossing voor verscheidene van de problemen die inherent zijn aan zich onderin het gat bevindende seismische bronnen. De buisgolfbron kan 25 bovenin het gat worden geplaatst. De zich onderin het gat bevindende buisgolfomzetter is van een eenvoudige constructie, en desondanks efficiënt voor wat betreft het omzetten van buisgolven in compressie- en schuifgolven. De buisgolfomzetter is niet uitgevoerd in de vorm van een luchtkanon 30 of een explosiebron, waardoor de kans dat het boorgat wordt beschadigd wordt verminderd. De buisgolfomzetter kan door middel van een draadlijn op elke gekozen diepte in het boorgat worden geplaatst. Hoge-drukluchtleidingen zijn niet vereist en een gecompliceerde bedrading is niet nodig.The invention solves several of the problems inherent in downhole seismic wells. The tube wave source can be placed at the top of the hole. The downhole tube wave converter is of simple construction, yet efficient at converting tube waves into compression and shear waves. The tube wave converter is not in the form of an air gun 30 or an explosion source, thereby reducing the chance of the borehole being damaged. The tube wave converter can be placed in the borehole at any chosen depth by means of a wireline. High pressure air lines are not required and complicated wiring is not required.

35 Praktisch beschouwd is het buisgolfomzettergedeelte van de onderhavige uitvinding een uit de aard der zaak robuuste SS 00355; * -8- en betrouwbare inrichting, hetgeen door vakmensen op het gebied van constructie van gereedschappen die onderin een boorgat moeten worden gebruikt, als een groot voordeel zal worden beschouwd.In practical terms, the tube wave converter portion of the present invention is an inherently robust SS 00355; * -8- and reliable equipment, which will be considered a great advantage by those skilled in the art of construction of tools to be used downhole.

5 Uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn weergegeven in de tekeningen, waarin dezelfde onderdelen door dezelfde verwijzingssymbolen zijn aangeduid. Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat gedeelten van de tekeningen kunnen zijn weergegeven in een oriëntatie die niet indicatief is voor 10 het uiteindelijke beeld van het samenstelsel. In het onderstaande wordt een beschrijving gegeven van elk van de tekeningen .Embodiments of the invention are shown in the drawings, in which the same parts are indicated by the same reference symbols. For the sake of completeness, it is noted that parts of the drawings may be shown in an orientation which is not indicative of the final picture of the assembly. A description of each of the drawings is given below.

Fig. 1 geeft in schemavorm een doorsnede-aanzicht van een spiegelbeeldig VSP project waarbij van de uitvin-15 ding gebruik wordt gemaakt? fig. 2 geeft een zijaanzicht van een buisgolfomzet- ter; fig. 3 geeft een dwarsdoorsnede-aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een draaibare klep bedoeld voor 20 een drukpulsgeneratorsamenstelsel; fig. 4 geeft een doorsnede-aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een draaibare klep bedoeld voor een drukpulsgeneratorsamenstelsel; fig. 5 geeft een doorsnede-aanzicht van een derde 25 uitvoeringsvorm van een draaibare klep bedoeld voor een drukpulsgeneratorsamenstelsel; fig. 6 geeft een doorsnede-zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de buisgolfomzetter te gebruiken in boorgaten die niet van een gatbehuizing zijn voorzien; 30 fig. 7 geeft een doorsnede-zijaanzicht van de uit voeringsvorm volgens fig. 4 met daaraan toegevoegde af-dichtelementen.Fig. 1 shows in schematic form a cross-sectional view of a mirror-image VSP project using the invention? FIG. 2 is a side view of a tube wave converter; FIG. 3 is a cross-sectional view of a first embodiment of a rotary valve intended for a pressure pulse generator assembly; FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of a rotary valve intended for a pressure pulse generator assembly; FIG. 5 is a cross-sectional view of a third embodiment of a rotary valve intended for a pressure pulse generator assembly; FIG. 6 is a side cross-sectional view of an embodiment of the tubular wave converter to be used in boreholes not provided with a hole casing; FIG. 7 is a side cross-sectional view of the embodiment of FIG. 4 with sealing elements added thereto.

Fig. 1 geeft een gedeeltelijk schematische illustratie van de uitvinding. Een geleiding 1, zoals een pijplijn 35 of gatbehuizing, is in zijn geheel of gedeeltelijk doorgedrongen in een in de aarde gemaakt boorgat 2. Een smeer- 8900355: 5 4 -9- samenstelsel 3, of een ander geschikt orgaan waardoor het mogelijk is dat een kabel wordt geleid tussen het uitwendige en het inwendige van de pijplijn of de boorstreng, is verbonden met de kop van het gat, waarbij een elektrische 5 draadleiding of een mechanische kabel 4 zich door dit orgaan heen en in benedenwaartse richting uitstrekt. De kabel 4 is verbonden met één uiteinde van de buisgolfom-zetter 5. Het smeersamenstelsel 3 vormt rondom de kabel een afsluiting en maakt het mogelijk dat de diepte waarop 10 de buisgolfomzetter 5 zich bevindt op de gebruikelijke wijze wordt ingesteld. Als regel zal de kabel 4 worden gewikkeld op een door een motor aangedreven lier (niet weergegeven) zodat de diepte of axiale positie van de buisgolfomzetter in het boorgat op eenvoudige wijze kan worden ingesteld.Fig. 1 provides a partially schematic illustration of the invention. A guide 1, such as a pipeline 35 or hole casing, has penetrated in whole or in part into a borehole 2 made in the earth. A grease 8900355: 5 4 -9 assembly 3, or other suitable member that allows a cable is guided between the exterior and interior of the pipeline or drill string, is connected to the head of the hole, an electrical wire line or a mechanical cable 4 extending through this member and downwardly. The cable 4 is connected to one end of the tube wave converter 5. The lubrication assembly 3 forms a seal around the cable and allows the depth at which the tube wave converter 5 is located to be adjusted in the usual manner. As a rule, the cable 4 will be wound on a motor driven winch (not shown) so that the depth or axial position of the tubular wave converter in the borehole can be easily adjusted.

15 Een drukpulsgeneratorsamenstelsel 6 is ingericht voor het teweegbrengen van alternerende drukpulsen die zich als buisgolven in benedenwaartse richting in het gat voortplanten. Het drukpulsgeneratorsamenstelsel staat via een buissectie 7 in verbinding met de geleiding 1. Het druk-20 pulsgeneratorsamenstelsel omvat een draaibare klep 8 die wordt aangedreven door een motor 9. Een pomp 10 onttrekt vloeistof met een betrekkelijk lage druk aan een door 11 aangeduide fluldumvoeding. Vloeistof verlaat de pomp met een druk die hoger is dan de in het boorgat heersende druk, 25 en deze vloeistof stroomt via een afsluitklep 12 naar de toevoerzijde van de draaibare klep 8. De draaibare klep is zodanig geconfigureerd dat de poorten die de hoge-druk-zijde van de klep verbinden met de buissectie 7, snel worden geopend en tenminste gedeeltelijk worden gesloten 30 of blokkerend worden gemaakt, teneinde alternerende drukpulsen in de buissectie 7 teweeg te brengen. Door de motor-snelheid en versnelling te regelen is het mogelijk om in de geleiding 1 een gezwaaide frequenties bevattende drukgolf teweeg te brengen. Een accumulator 13 kan worden ge-35 bruikt om de effecten die fluïdumtraagheden hebben op apparatuur die zich stroomopwaarts bevindt van het voorgestelde 8900355; r * Λι “10- pulsgeneratorsamenstelsel,te verminderen. In de accumulator is een vloeistoflichaam 14 dat in verbinding staat met de uitgang van de pomp 10 en de ingang van de draaibare klep 8, bedekt door een lichaam van hoge-drukgas 15. Type-5 rend is dat het gas 15 en de vloeistof 14 van elkaar zijn gescheiden door middel van een membraan of zuiger 21.A pressure pulse generator assembly 6 is adapted to produce alternating pressure pulses that propagate downhole in the form of tube waves. The pressure pulse generator assembly communicates with conduit 1 through a tube section 7. The pressure 20 pulse generator assembly includes a rotary valve 8 driven by a motor 9. A pump 10 draws liquid of relatively low pressure from a fluid supply indicated by 11. Fluid exits the pump at a pressure greater than the downhole pressure, 25 and flows through a shut-off valve 12 to the supply side of the rotary valve 8. The rotary valve is configured such that the ports holding the high pressure connect the side of the valve to the tube section 7, are opened quickly and are at least partially closed or made blocking, in order to produce alternating pressure pulses in the tube section 7. By controlling the motor speed and acceleration, it is possible to produce a wave wave containing pressure wave in the guide 1. An accumulator 13 can be used to evaluate the effects of fluid inertia on equipment located upstream of the proposed 8900355; r * Λι “10-pulse generator assembly. In the accumulator, a fluid body 14 communicating with the outlet of the pump 10 and the inlet of the rotary valve 8 is covered by a body of high pressure gas 15. Typically, the gas 15 and the fluid 14 are are separated from each other by means of a diaphragm or piston 21.

In de bedrijfstoestand worden de drukpulsen, ofwel de gezwaaide frequenties bevattende drukgolftrein, zoals gegenereerd door de drukpulsgenerator 6, met het boorgat 2 10 gekoppeld via de buissectie 7 die is verbonden met de kop van het boorgat. De drukpulsen worden in benedenwaartse richting van het boorgat geleid door middel van de voor het boorgat dienende behuizing heen. De buisgolfomzetter 5 zet de drukpulsen om in lichaamsgolven. De lichaamsgolven, 15 die zijn aangegeven door de lijnen die een oorsprong vinden bij de buisgolfomzetter 5, planten zich voort naar het oppervlak 18 en worden gedetecteerd aan dit oppervlak door geofoons 19. De lichaamsgolven worden tevens gereflecteerd vanaf kenmerken in de aarde die zich rondom het boorgat 20 bevindt en de .gereflecteerde golven worden vervolgens eveneens gedetecteerd door de geofoons 19. De resulterende signalen afkomstig van de geofoons worden geregistreerd en kunnen zoals algemeen bekend is uit de techniek worden verwerkt.In the operating state, the pressure pulses, or the sweeping frequencies containing pressure wave train, as generated by the pressure pulse generator 6, are coupled to the borehole 2 through the tube section 7 connected to the borehole head. The pressure pulses are guided downward from the borehole through the casing serving the borehole. The tube wave converter 5 converts the pressure pulses into body waves. The body waves, indicated by the lines originating from the tube wave converter 5, propagate to the surface 18 and are detected at this surface by geophones 19. The body waves are also reflected from features in the earth surrounding the borehole 20 and the reflected waves are then also detected by the geophones 19. The resulting signals from the geophones are recorded and can be processed as is well known in the art.

25 Teneinde de gezwaaide frequenties bevattende druk- golftrein teweeg te brengen waarnaar in het bovenstaande werd verwezen, wordt het draaibare kleplichaam van de drukpulsgenerator in eerste aanleg geroteerd met een snelheid waarbij een gekozen frequentie, bijvoorbeeld 20 Hz ontstaat. 30 Gedurende een periode van enige seconden, wordt de snelheid van het draaibare kleplichaam onder het regime van een regeling verhoogd totdat een gekozen bovenfrequentie, bijvoorbeeld 100 Hz is bereikt. Zulks zal resulteren in een gezwaaide frequenties bevattende buisgolftrein soortgelijk 35 aan de gezwaaide frequenties bevattende pulsen zoals geïnjecteerd door seismische oppervlaktevibratoren en werk- ¢9 00355: y * -11- wijzen die algemeen bekend zijn uit de techniek en zoals die welke zijn aangeduid door VIBROSEIS (geregistreerd werk van Conoco). De gezwaaide frequenties bevattende drukpulsen planten zich in benedenwaartse richting door het boorgat 5 voort als buisgolven en treffen de buisgolfomzetter. Bij voorkeur worden de rotatie van de motor en de draaibare klep geregeld, zodat een gezwaaide frequenties bevattende puls die elke gewenste eigenschap kan hebben, kan worden geproduceerd.In order to produce the swept frequencies containing the pressure wave train referred to above, the rotary valve body of the pressure pulse generator is initially rotated at a speed at which a selected frequency, for example 20 Hz, is generated. For a period of several seconds, the speed of the rotatable valve body is increased under the control regime until a selected upper frequency, for example 100 Hz, is reached. This will result in a waveform containing tube wave train similar to the waveform containing pulses injected by seismic surface vibrators and methods well known in the art and such as those indicated by VIBROSEIS (registered work of Conoco). The swept frequencies containing pressure pulses propagate downwardly through the borehole 5 as tube waves and hit the tube wave converter. Preferably, the rotation of the motor and the rotary valve are controlled so that a pulsed frequency containing pulse which can have any desired property can be produced.

10 De buisgolfomzetter is bij voorkeur een langgerekt metalen lichaam waarvan de acoustische impedantie sterk contrasteert met het fluïdum in het boorgat en waarmee de geleiding 1 zo volledig als praktisch mogelijk is is gevuld. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de buisgolfomzetter 15 is weergegeven in fig. 2. De omzetter heeft bij voorkeur een in hoofdzaak cilindrisch centraal gedeelte 30 en taps verlopende, of in hoofdzaak conische uiteinden 31 en 32.The tubular wave converter is preferably an elongated metal body whose acoustic impedance contrasts strongly with the fluid in the borehole and with which the guide 1 is filled as completely as practical. A preferred embodiment of the tube wave converter 15 is shown in Figure 2. The converter preferably has a generally cylindrical central portion 30 and tapered, or substantially conical ends 31 and 32.

Teneinde zo effectief mogelijk uit te stralen dient de lengte L van de omzetter tenminste gelijk te zijn aan on-20 geveer 1/2 tot ongeveer 1/1 golflengte van een formatie van compressiegolven bij de gewenste bedrijfsfrequentie, of bij de centrale frequentie van de gezwaaide frequenties bevattende puls wanneer het een gezwaaide frequenties bevattende buisgolf betreft. De golflengte van een P-golf-25 formatie (P-golfformatiesnelheid/gewenste bedrijfsfrequentie) zal bekend zijn of is op eenvoudige wijze af te leiden onder gebruikmaking van algemeen bekende methodes.In order to radiate as effectively as possible, the length L of the transducer should be at least equal to about 1/2 to about 1/1 wavelength of a compression wave formation at the desired operating frequency, or at the center frequency of the sweep frequencies containing pulse when it concerns a waved frequencies containing tube wave. The wavelength of a P-wave formation (P-wave formation rate / desired operating frequency) will be known or can be easily derived using well known methods.

Zoals in het bovenstaande werd vermeld, is het bekend dat elk obstakel in een met vloeistof gevulde geleiding, 30 enige P- en S-golven zal uitstralen wanneer dit wordt getroffen door een in de vloeistof aanwezige drukpuls. In de in het bovenstaande behandelde publicatie van Lee, e.a., deden buisgolven invallende op een zich onderin het gat bevindend luchtkanon, P- en S-golven ontstaan. Vastgesteld 35 is dat het rendement van de omzetting van buisgolven in P- en S-golven toeneemt wanneer de lengte van het obstakel 88 00355,' 14 -12- toeneemt en wel tot aan de voorkeurslengte die in het bovenstaande is aangegeven. Echter zal een langgerekte omzetter op bevredigende wijze werken, zij het met een geringer rendement, zelfs indien zijn lengte L kleiner is dan de 5 in het bovenstaande aangegeven voorkeurslengte. Derhalve betekent langgerekt, zoals in het bovenstaande werd gebruikt, in het algemeen een lengte die aanzienlijk groter is dan de diameter en waarbij in het bijzonder geldt dat de verhouding tussen lengte en diameter aanzienlijk groter 10 is dan de verhouding tussen lengte en diameter van typerende luchtkanonnen of soortgelijke middelen, die onderin het gat kunnen worden gebruikt.As noted above, it is known that any obstacle in a fluid-filled conduction will emit some P and S waves when hit by a pressure pulse contained in the fluid. In the above-discussed publication by Lee, et al., Tube waves incident on an air gun located at the bottom of the hole generated P and S waves. It has been determined that the efficiency of the conversion of tube waves into P and S waves increases as the length of the obstacle 88 00355, 14-12 increases to the preferred length indicated above. However, an elongated converter will operate satisfactorily, albeit with a lower efficiency, even if its length L is less than the 5 preferred length indicated above. Thus, elongated, as used above, generally means a length that is significantly greater than the diameter and, in particular, that the length to diameter ratio is significantly greater than the length to diameter ratio of typical air guns or similar means that can be used at the bottom of the hole.

De acoustische impedantie van de buisgolfomzetter dient sterk te contrasteren met de vloeistof die in het 15 boorgat aanwezig is. Het is echter niet nodig dat de omzetter een massief metalen lichaam is. Een andere reden waarom luchtkanonnen, zoals voorgesteld door Lee in de bovenbedoelde publicatie, niet bijzonder efficiënt zijn bij het omzetten van buisgolven in lichaamsgolven is daarin te zien 20 dat de acoustische impedantie van luchtkanonnen niet sterk contrasterend zal zijn met betrekking tot de vloeistof die zich in het boorgat bevindt. Het rendement van de omzetter neemt toe naarmate zijn straal toeneemt en de inwendige straal van het boorgat nadert. Op grond van praktische 25 overwegingen kan de straal van een omzetter te gebruiken in een boorgat waarin een behuizing is geplaatst, een waarde bereiken van 90% of meer van de straal van de gat-behuizing. Zulks zal aanleiding geven tot het benodigde sterke contrast voor wat de acoustische impedantie betreft 30 en daarbij nog genoeg speling overlaten om de omzetter door de gatbehuizing heen te bewegen.Indien de omzetter een massief metalen lichaam is met een in hoofdzaak gelijkmatige cilindrische dwarsdoorsnede (d.w.z. indien de uiteinden van de omzetter niet taps verlopend zijn uitgevoerd), zal deze 35 op bevredigende wijze P- en S-gölven uitstralen indien wordt voldaan aan de bovenvermelde voorwaarden die aan lengte en 89 00355The acoustic impedance of the tube wave transducer should contrast strongly with the fluid contained in the borehole. However, it is not necessary for the converter to be a solid metal body. Another reason why air guns, as suggested by Lee in the above-mentioned publication, are not particularly efficient at converting tube waves into body waves is that they see that the acoustic impedance of air guns will not be highly contrasting with respect to the fluid contained in the borehole. The efficiency of the converter increases as its radius increases and the internal radius of the borehole approaches. For practical reasons, the radius of a converter to be used in a borehole in which a housing is placed may reach a value of 90% or more of the radius of the hole housing. This will give rise to the necessary strong contrast in terms of the acoustic impedance, leaving enough slack to move the transducer through the hole casing. If the transducer is a solid metal body with a substantially uniform cylindrical cross section (ie if the ends of the transducer are not tapered), it will emit P and S waves satisfactorily if the above length and 89 00355 conditions are met

Kr -13- straal zijn gesteld. Echter zal de straling slechts efficiënt zijn voor een smal gebied van frequenties.Kr -13- radius. However, the radiation will only be efficient for a narrow range of frequencies.

Teneinde het rendement van de buisgolfomzetter over een grotere bandbreedte te verbeteren, verdient het de voor-5 keur deze de vorm te geven zoals weergegeven in fig. 2.In order to improve the efficiency of the tube wave converter over a wider bandwidth, it is preferable to shape it as shown in Fig. 2.

De lengte , L2 van de taps verlopende eindgedeelten 31 en 32 dient vergelijkbaar te zijn met de lengte B van de centrale sectie 30. De prestatie-eigenschappen van de omzetter worden niet bijzonder sterk beïnvloed door de exacte vorm 10 van de taps verlopende gedeelten. Teneinde de stralings-bandbreedte te optimaliseren, dient de centrale sectie 30 aanzienlijk korter te zijn dan de taps verlopende eindsec-ties 31, 32. Hierdoor zal echter het prestatiegedrag van de omzetter voor wat betreft de lage seismische frequentie-15 band, dat wil zeggen bij frequenties vanaf ongeveer 20 tot ongeveer 70 Hz worden verminderd.The length, L2, of the tapered end portions 31 and 32 should be comparable to the length B of the center section 30. The performance properties of the transducer are not particularly strongly influenced by the exact shape of the tapered portions. In order to optimize the radiation bandwidth, the central section 30 should be considerably shorter than the tapered end sections 31, 32. However, this will reduce the performance performance of the transducer in the low seismic frequency-15 band, i.e. at frequencies from about 20 to about 70 Hz.

Het is niet noodzakelijk om de buisgolfomzetter vast te klemmen aan de gatbehuizing. De omzetter zal efficiënt werken ongeacht of de gatbehuizing wel dan niet goed is 20 vastgehecht. Zulks aangezien bij seismische frequenties de overwegend radiale puls zoals uitgezonden door de omzetter door de gatbehuizing en zich daaromheen bevindende modder of cement zal heen dringen.It is not necessary to clamp the tube wave converter to the hole housing. The converter will operate efficiently regardless of whether or not the hole housing is properly attached. This is because at seismic frequencies the predominantly radial pulse emitted by the transducer will penetrate the hole housing and surrounding mud or cement.

De door de omzetter uitgestraalde lichaamsgolven 25 kunnen worden gedetecteerd ofwel door middel van ontvangers die zijn geplaatst in een zich in de nabijheid bevinden boorgat, ofwel door een geordende verzameling van detectoren die op het oppervlak zijn geplaatst. Bijvoorbeeld kan een dergelijke verzameling van geofoons of hydrofoons wor-30 den geplaatst in ondiepe gaten die zijn gevuld met water of modder, waarbij een goede signaal-ruis-verhouding is verzekerd. Bij voorkeur dienen de signaaldetectoren niet dichter dan ongeveer 30 cm bij het boorgat te worden geplaatst.The body waves 25 emitted by the transducer can be detected either by receivers placed in a nearby borehole or by an ordered collection of detectors placed on the surface. For example, such a collection of geophones or hydrophones can be placed in shallow holes filled with water or mud, ensuring a good signal-to-noise ratio. Preferably, the signal detectors should be located no closer than about 30 cm to the borehole.

Zulks aangezien buisgolven een aanzienlijke hoeveelheid 35 energie bevatten in dichte nabijheid van het boorgat, waarbij de detectoren zich op een passende afstand van de put 89 00355Γ -14- * verwijderd dienen te bevinden teneinde te vermijden dat deze energie wordt gedetecteerd.This is because tube waves contain a significant amount of energy in close proximity to the borehole, the detectors being located an appropriate distance from the well 89 00355Γ -14- * to avoid detecting this energy.

De gezwaaide frequenties bevattende buisgolftrein wordt bij voorkeur gedetecteerd door éên of meer geschikt 5 gekozen detectoren die zijn gemonteerd op de buisgolf- omzetter. De detector kan een beweging- of druktransducent zijn of elke andere geschikte detector die uit de techniek bekend is. Het gemeten signaal wordt in bovenwaartse richting van het gat en via de kabel waaraan de omzetter is 10 opgehangen, getransporteerd. Als een alternatief kan het gemeten signaal onderin het gat worden geregistreerd en op een latere tijd worden hersteld. Een dergelijk verlaat herstel kan al dan niet resultaten bevatten van onderin het gat uitgevoerde signaalverwerking. Aan het oppervlak 15 wordt dit signaal kruis-gekorreleerd met het signaal zoals ontvangen door de detectoren op het oppervlak, of elders, teneinde een resulterend beeld van het suboppervlak te geven dat vergelijkbaar is met dat zoals veroorzaakt door een pulserende onderin het gat aanwezige bron, zoals een 20 luchtkanon. Zulks is vergelijkbaar met de techniek zoals gebruikt voor het verwerken van data afkomstig van seismische oppervlaktebronnen van de als VIVROSEIS aangeduide soort, waarbij e.e.a. algemeen bekend is uit de techniek. In vergelijking met oppervlaktevibratoren biedt de onder-25 havige techniek het voordeel dat het signaal dat de aarde binnendringt, goed is gedefinieerd, hetgeen niet het geval is voor oppervlaktevibratoren.The swept-frequency tube-wave train is preferably detected by one or more suitably selected detectors mounted on the tube-wave converter. The detector can be a motion or pressure transducer or any other suitable detector known in the art. The measured signal is transported upwards from the hole and through the cable from which the converter is suspended. As an alternative, the measured signal at the bottom of the hole can be recorded and restored at a later time. Such a delayed recovery may or may not include results of downhole signal processing. At the surface 15, this signal is cross-correlated with the signal received by the detectors on the surface, or elsewhere, to give a resulting image of the subsurface comparable to that caused by a pulsating source present at the bottom of the hole, like a 20 air gun. This is similar to the technique used to process data from surface seismic sources of the type referred to as VIVROSEIS, where, among others, it is well known in the art. In comparison to surface vibrators, the present technique offers the advantage that the signal entering the earth is well defined, which is not the case for surface vibrators.

Het drukpulsgeneratorsamenstelsel kan in plaats van gezwaaide frequenties bevattende buisgolven enkelvoudige 30 pulsen teweegbrengen. Een dergelijke injector zou bijvoorbeeld een luchtkanon kunnen zijn. Bovendien kunnen in het kader van de uitvinding buisgolfomzetters met afwijkende of gewijzigde constructies worden toegepast.The pressure pulse generator assembly can produce single pulses in place of sweep frequencies containing tube waves. Such an injector could, for example, be an air gun. In addition, within the scope of the invention, tube wave converters with deviating or modified constructions can be used.

Het optimale in het boorgat te gebruiken fluïdum 35 is zuiver water waaruit meegevoerd gas is verwijderd.The optimum fluid to be used in the borehole is pure water from which entrained gas has been removed.

8900355.' -15-8900355. " -15-

Het meegevoerde gas kan met conventionele middelen en voorafgaande aan de desbetreffende operaties worden verwijderd. Boormoddel, zout water, als ook de meeste commercieel beschikbare completiefluïda worden ook aanvaardbaar geacht, 5 indien extra gewicht benodigd is in de fluïdumkolom in het boorgat.The entrained gas can be removed by conventional means and prior to the respective operations. Drilling mud, salt water, as well as most commercially available completion fluids are also considered acceptable if additional weight is required in the downhole fluid column.

De operatie zal bij voorkeur ten uitvoer worden gebracht in een van een gatbehuizing voorziene put. Indien de put geen gatbehuizing bevat, zal volgens de voorkeurs-10 methode voor het toepassen van de uitvinding, de buisgolf in benedenwaartse richting worden geïnjecteerd in een, van een open uiteinde voorziene boorstreng, pijplijn, of andere werkstreng, waarbij de omzetter is gemonteerd bij het uiteinde van de boorstreng, pijplijn of andere werkstreng.The operation will preferably be performed in a well-cased well. If the well does not contain a hole casing, according to the preferred method of practicing the invention, the tubular wave will be injected downward into an open ended drill string, pipeline, or other work string, with the transducer mounted at the end of the drill string, pipeline or other work string.

15 Een dergelijke uitvoeringsvorm is in het onderstaande nader gedetailleerd beschreven.Such an embodiment is described in further detail below.

Uitvoeringsvormen van de draaibare klep voor de buisgolfinjector, zijn geïllustreerd in de fig. 3, 4 en 5. De draaibare klep is werkzaam om verscheidene malen per 20 omwenteling van de klepspoel hydraulisch te openen en te sluiten. Bijvoorbeeld kan ëën omwenteling van de klepspoel elke poort tweemaal openen en sluiten. Indien N-poorten aanwezig zijn en de as ronddraait met Hz, zal de frequentie van de geproduceerde buisgolf 2 NFQ bedragen.Embodiments of the rotary valve for the tubular wave injector are illustrated in Figures 3, 4 and 5. The rotary valve operates to hydraulically open and close several times per 20 revolutions of the valve spool. For example, one revolution of the valve spool can open and close each port twice. If N gates are present and the axis rotates with Hz, the frequency of the produced tube wave will be 2 NFQ.

25 Teneinde 100 Hz buisgolven teweeg te brengen, dient de as aldus rond te draaien met 60 x 100 opm/2N. Indien, zoals is weergegeven in fig. 3, N = 4, is een assnelheid van 750 opm nodig om 100 Hz buisgolven teweeg te brengen. Aldus zal door het vergroten van het aantal van poorten 30 de snelheid waarmee de klepspoel moet worden geroteerd, worden verlaagd. Zulks zal slijtage van de klep verminderen. Momenteel zijn tot 10 poorten in de klepspoel gerealiseerd voor een werkend systeem.In order to produce 100 Hz tube waves, the shaft must thus rotate at 60 x 100 rpm / 2N. If, as shown in Fig. 3, N = 4, a spindle speed of 750 rpm is required to produce 100 Hz tube waves. Thus, increasing the number of ports 30 will decrease the speed at which the valve spool is to be rotated. This will reduce wear on the valve. Currently, up to 10 ports in the valve spool have been realized for a working system.

De klep dient zorgvuldig te zijn uitgebalanceerd 35 teneinde spanningen in de lagers en afdichtingen gedurende de werking, tot een minimum terug te brengen. Naar wordt 8500355 : ψ -16- verwacht zal de druk die door de modder of andere vloeistof wordt üitgeoefend op de inlaatzijde van de draaibare klep liggen in het gebied van 100-5000 pond per vierkante inch, en een voor deze druk kenmerkende waarde zal onge-5 veer 1000 pond per vierkante inch bedragen. In afhankelijkheid van de fluïdumcondities en geometrie van de put, kunnen hogere drukken worden toegepast.The valve should be carefully balanced to minimize stresses in the bearings and seals during operation. It is expected that 8500355: ψ -16- the pressure exerted by the mud or other fluid on the inlet side of the swivel valve will be in the range of 100-5000 pounds per square inch, and a characteristic value for this pressure will be approximately -5 spring amount to 1000 pounds per square inch. Higher pressures may be used depending on the fluid conditions and well geometry.

Blijkens fig. 3, zijn bijzonderheden van de constructie van een uitvoeringsvorm van de draaibare klep 8 nader 10 gedetailleerd weergegeven. De klep omvat een in hoofdzaak buisvormig kleplichaam 36. Via inlaten 37 wordt hoge-druk-vloeistof aan de draaibare klep toegevoerd. De hoge-druk-vloeistof staat via in het kleplichaam gevormde poorten 39 in verbinding met het inwendige van het kleplichaam 36.As can be seen from Fig. 3, details of the construction of an embodiment of the rotatable valve 8 are shown in more detail. The valve comprises a substantially tubular valve body 36. High pressure liquid is supplied to the rotary valve via inlets 37. The high pressure liquid communicates with the interior of the valve body 36 via ports 39 formed in the valve body.

15 Uitlaten 40 zijn tevens verbonden met het kleplichaam 36 en deze staan in verbinding met het inwendige van het kleplichaam via in het kleplichaam aanwezige poorten 39. Eind-platen 41 zijn met de uiteinden van het kleplichaam 36 verbonden door middel van bouten en moeren 42, 43, of andere 20 geschikte middelen. Door afdichtingen 44 tussen de eind-platen 41 en het kleplichaam 36 wordt verhinderd dat hoge-drukfluïdum uit de klep weglekt.Outlets 40 are also connected to the valve body 36 and they communicate with the interior of the valve body through ports 39 present in the valve body. End plates 41 are connected to the ends of the valve body 36 by bolts and nuts 42, 43, or other suitable means. Seals 44 between the end plates 41 and the valve body 36 prevent high pressure fluid from leaking out of the valve.

Een in lagers 47 gemonteerde as 46 is verbonden met elk einde van een cilindrische draaibare klepspoel 45 ten-25 einde de spoel mechanisch te dragen in het kleplichaam.A shaft 46 mounted in bearings 47 is connected to each end of a cylindrical rotatable valve spool 45 in order to mechanically support the spool in the valve body.

De klepspoel 45 is een holle cilinder die aan het ene einde gesloten en aan het andere einde open kan zijn. De zich door de cilinder heen uitstrekkende poorten 50 komen afwisselend op één lijn met en blokkeren tenminste gedeeltelijk de in het 30 kleplichaam aanwezige poorten 39, teneinde, wanneer de klepspoel wordt geroteerd, een gezwaaide frequenties bevattende, of een vaste frequentie bevattende drukpulstrein teweeg te brengen. Door de afdichtingen 44 tussen de as 46 en de eindplaten 41 wordt verhinderd dat fluïdum vanuit 35 het kleplichaam rondom de as 46 weglekt. Eén uiteinde van de klepspoelas 46 is verbonden met de as 49 van de aan- 8900355.' -17- drijfmotor (rtiet weergegeven) , en wel bij voorkeur via een koppelmechanisme 48 teneinde het mogelijk te maken dat de klepspoel snel wordt gekoppeld met resp. ontkoppeld van de motor. Bovendien is door het koppelmechanisme 48 een 5 geringe excentriciteit toelaatbaar voor wat betreft de motoras en de as 46. Andere aandrijfcomponenten, zoals koppelingen, riemen, transmissiemiddelen, hoekaandrijfmecha-riismen en tandwielkasten kunnen indien vereist ook worden toegepast. De aandrijfmotor kan van elk willekeurig type 10 zijn, zoals elektrisch, pneumatisch, of hydraulisch.The valve spool 45 is a hollow cylinder that can be closed at one end and open at the other. The ports 50 extending through the cylinder alternately align with and at least partially block the ports 39 present in the valve body, so as to produce a sweeping frequency or a fixed frequency pressure pulse train when the valve coil is rotated. . The seals 44 between shaft 46 and end plates 41 prevent fluid from leaking from the valve body around shaft 46. One end of the valve spool shaft 46 is connected to the shaft 49 of the connector 8900355. ' Driving motor (shown), preferably via a coupling mechanism 48 to allow the valve spool to be quickly coupled to resp. disconnected from the motor. In addition, due to the coupling mechanism 48, a small eccentricity is permissible with regard to the motor shaft and the shaft 46. Other drive components, such as clutches, belts, transmission means, angle drive mechanisms and gearboxes can also be used if required. The drive motor can be of any type 10, such as electric, pneumatic, or hydraulic.

Als regel zal er enige, normaliter een geringe, speling zijn tussen de buitendiameter van de klepspoel 45 en de inwendige diameter van het kleplichaam 36, Aldus zal de klepspoel als regel de uitlaten 40 niet volledig af-15 dichten wanneer de poorten 50 die zich door de spoel heen uitstrekken, niet zijn uitgelijnd met betrekking tot de kleplichaamspoorten 39. Zulks zal echter van geen invloed zijn op de eigenschap van de draaibare klep voor wat betreft het teweegbrengen van de gewenste gezwaaide frequen-20 ties bevattende pulsen. Afdichtingen (niet weergegeven) kunnen worden aangebracht op andere plaatsen, zoals tussen de buitendiameter van de draaibare klepspoel 45 en de inwendige diameter van het kleplichaam 36. Dergelijke afdichtingen worden in het onderstaande behandeld.As a rule, there will be some, usually slight, play between the outer diameter of the valve spool 45 and the inner diameter of the valve body 36, Thus, as a rule, the valve spool will not completely seal the outlets 40 when the ports 50 passing through extend the coil, are not aligned with respect to the valve body ports 39. However, this will not affect the rotatable valve property in producing the desired pulsed frequencies containing pulses. Seals (not shown) may be placed in other locations, such as between the outer diameter of the rotary valve spool 45 and the inner diameter of the valve body 36. Such seals are discussed below.

25 Tevens dient te worden opgemerkt dat het niet nood zakelijk is dat een netto, ofwel continue fluïdumstroming bestaat vanaf de draaibare klep naar de geleiding 1 die zich in het boorgat bevindt. Het is voldoende dat de aan de uitgang van de klep ontwikkelde drukpulsen dusdanig zijn 30 gekoppeld met de in de put aanwezige vloeistof dat de drukpulsen in benedenwaartse richting van het gat worden getransporteerd. Een dergelijke opmerking geldt voor al de uitvoeringsvormen van de uitvinding.It should also be noted that it is not necessary for a net or continuous fluid flow to exist from the rotary valve to the guide 1 located in the borehole. It is sufficient that the pressure pulses developed at the outlet of the valve are coupled to the liquid present in the well such that the pressure pulses are transported downwards from the hole. Such a remark applies to all embodiments of the invention.

Fig. 4 geeft een andere uitvoeringsvorm van de draai-35 bare klep 8 volgens de uitvinding. De onderdelen die deze uitvoeringsvorm en de uitvoeringsvorm zoals in het boven- 8800355.' *- -18- staande beschreven, gemeenschappelijk hebben, zijn voorzien van dezelfde verwijzingssymbolen als die welke voor de corresponderende onderdelen in fig. 3 zijn aangegeven.Fig. 4 shows another embodiment of the rotatable valve 8 according to the invention. The parts representing this embodiment and the embodiment as above 8800355. ' * - have described in common, are provided with the same reference symbols as those indicated for the corresponding parts in Fig. 3.

De twee hoofdverschillen tussen de twee uitvoeringsvormen 5 betreffen de draaibare klepspoel 45 en het kleplichaam 36. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 is de klepspoel een schijf, en het kleplichaam 36 omvat een septum of plaatsvast opgestelde schijf met ëën of meer poorten 39. De door de draaibare schijf verlopende poorten 50 komen afwisselend 10 op één lijn met en blokkeren tenminste gedeeltelijk de bijpassende poorten 39, die zich door het kleplichaam 36 uitstrekken, teneinde de gezwaaide frequenties bevattende of een vaste frequentie bevattende drukpulstrein teweeg te brengen, en wel op een wijze soortgelijk aan die welke in 15 het bovenstaande werd beschreven. Afdichtingen (niet weergegeven) kunnen zijn aangebracht in de nabijheid van ofwel de vaststaande poorten 39, ofwel de draaibare poorten 50, ofwel bij beide. Tevens kunnen afdichtingen (niet weergegeven) zijn aangebracht tussen de inwendige diameter van 20 het kleplichaam en de uitwendige diameter van de draaibare spoel 45, tussen het schijfoppervlak van het kleplichaam 36 en het oppervlak van de draaibare spoel 45, of tussen de as 46 en het kleplichaam 36.The two main differences between the two embodiments 5 relate to the rotatable valve spool 45 and the valve body 36. In the embodiment of Fig. 4, the valve spool is a disc, and the valve body 36 comprises a septum or stationary disc with one or more ports 39. The ports 50 passing through the rotatable disc alternately align and at least partially block the matching ports 39 extending through the valve body 36 to produce the sweep frequencies or a fixed frequency pressure pulse train at a manner similar to that described in the above. Seals (not shown) may be provided in the vicinity of either the fixed ports 39 or the rotatable ports 50 or both. Seals (not shown) may also be provided between the inner diameter of the valve body and the outer diameter of the rotatable coil 45, between the disc surface of the valve body 36 and the surface of the rotatable coil 45, or between the shaft 46 and the valve body 36.

Fig. 5 toont een derde uitvoeringsvorm van de draai-25 bare klep met een cilindrische draaibare klepspoel. De onderdelen die deze uitvoeringsvorm en de uitvoeringsvormen zoals in het bovenstaande beschreven gemeenschappelijk hebben, zijn voorzien van dezelfde verwijzingssymbolen als die welke voor de corresponderende onderdelen in de fig. .3 30 en 4 zijn aangegeven. Bij deze uitvoeringsvorm bevinden de inlaat- en uitlaatpoorten 39 zich in tegenover elkaar liggende zijden van het kleplichaam 36. Via één of meer openingen of poorten 50 wélke zich door de klepspoel 45 uitstrekken, is het mogelijk dat fluïdum door de spoel heen 35 binnenkomt en een rechtstreeks door de klep heengaand fluïdumpad vormt wanneer de openingen in de klepspoel op 8900355: -19- * ëén lijn zijn gelegen met de inlaten en de uitlaten.Fig. 5 shows a third embodiment of the rotary valve with a cylindrical rotary valve spool. The parts common to this embodiment and the embodiments described above have the same reference symbols as those indicated for the corresponding parts in FIGS. 3 and 4. In this embodiment, the inlet and outlet ports 39 are located on opposite sides of the valve body 36. Via one or more openings or ports 50 extending through the valve spool 45, fluid may enter through the spool 35 and Fluid path directly through the valve when the openings in the valve spool on 8900355: -19- * are aligned with the inlets and outlets.

Wanneer de spoel 45 wordt geroteerd, zijn de poorten 59 en de poorten 39 afwisselend op ëên lijn gelegen en afsluitend, teneinde een gezwaaide frequenties bevattende, 5 of een vaste frequentie bevattende drukpulstrein teweeg te brengen en wel op een wijze soortgelijk aan die welke in het bovenstaande werd beschreven. Een afvoerpoort (niet weergegeven) kan door de eindplaten 41 verlopend zijn gevormd teneinde te verhinderen dat druk wordt ontwikkeld 10 in het volume dat is begrensd door ofwel de eindplaat 41, het kleplichaam 36, en het einde van de klepspoel 45. Evenals bij de andere uitvoeringsvormen, kunnen afdichtingen (niet weergegeven) worden geplaatst tussen het kleplichaam 44 en de klepspoel 45 en wel op één of meer plaatsen.When the coil 45 is rotated, ports 59 and ports 39 are alternately aligned and terminated to produce a sweeping frequency containing pressure pulse train or a fixed frequency train, in a manner similar to that in the the above was described. A discharge port (not shown) may be formed by the end plates 41 to extend to prevent pressure from developing in the volume limited by either the end plate 41, the valve body 36, and the end of the valve spool 45. As with the others In embodiments, seals (not shown) may be placed between the valve body 44 and the valve spool 45 in one or more locations.

15 Fig. 7 is illustratief voor een uitvoeringsvorm van de draaibare klep en waarvan afdichtingen 64 deeluitmaken teneinde het belemmeren van een stroming wanneer de klep zich in de sluitstand bevindt, te verbeteren. Een extra O-ring 44 vormt een afdichting tussen de as 46 en het tussenschot.FIG. 7 is illustrative of an embodiment of the rotary valve, and of which seals 64 form part to improve flow obstruction when the valve is in the closed position. An additional O-ring 44 forms a seal between the shaft 46 and the bulkhead.

20 De afdichtingen zijn gemaakt uit een geschikt materiaal, zoals polyfluorethyleen. Deze afdichtingen omvatten een in hoofdzaak cilindrisch lichaam 65 en een montageflens 66 die door middel van schroeven 67 kan zijn bevestigd aan het kleplichaam. De lengte van het lichaam is zodanig ge-25 kozen dat het einde 68 van het afdichtlichaam 65 zich tot voorbij het tussenschot of het kleplichaam uitstrekt. De draaibare klepschijf zal aldus in aanraking zijn met het uiteinde van de afdichting wanneer de schijf roteert.The seals are made of a suitable material, such as polyfluoroethylene. These seals include a generally cylindrical body 65 and a mounting flange 66 which may be attached to the valve body by screws 67. The length of the body is selected such that the end 68 of the sealing body 65 extends beyond the septum or valve body. The rotatable valve disc will thus contact the end of the seal as the disc rotates.

De weergegeven afdichtingen, kunnen, alhoewel zij in de 30 weergegeven vorm functioneel zijn, worden gewijzigd of vervangen door een alternatieve afdichting teneinde ofwel de afdichtende werking, ofwel de levensduur, ofwel beide, te verbeteren. Tevens is het denkbaar dat één of meer afdicht-elementen kunnen worden gebruikt bij enige andere uitvoe-35 ringsvormen van de klep.The seals shown, although functional in the form shown, may be changed or replaced with an alternative seal to improve either the sealing action, the service life, or both. It is also conceivable that one or more sealing elements can be used in some other embodiments of the valve.

89 0 0355 Γ -20-89 0 0355 Γ -20-

Fig. 6 is illustratief voor een uitvoeringsvorm van de omzetter volgens de uitvinding en te gebruiken in een open of niet van een gatbehuizing voorzien gat. Zoals in het bovenstaande werd vermeld zal bij voorkeur het gat van 5 een gatbehuizing zijn voorzien. Bij een niet van een behuizing voorzien gat, is de buisgolfomzetter verbonden in het uiteinde van een pijplijn, of boorstreng 60, en buisgolven worden geïnjecteerd in de met fluïdum gevulde pijplijn of ... buisstreng 60. De omzetter 5, die op zijn plaats is ge-10 bracht door het einde van de buisstreng op de gewenste diepte te brengen, is met de buisstreng verbonden door middel van bouten 61. Het einde 62 van de buisstreng dient te worden gevuld met een geluidsabsorberend materiaal 64, zoals loodbevattend rubber, teneinde reflecties te vermin-15 deren. Door de buisstreng heen verlopende openingen 63 maken het mogelijk dat de omzetter P- en S-golven in de formatie uitstraalt. Het totale oppervlak van de openingen dient bij voorkeur gelijk te zijn aan tenminste ongeveer 30% van het oppervlak van de pijplijn voor zover zich dat 20 tegenover het centrale gedeelte 30 van de omzetter 5 bevindt. Als een alternatief kan de buisgolfomzetter 5 zijn uitgevoerd als een integraal gedeelte van de buisstreng of van de boorstreng.Fig. 6 is illustrative of an embodiment of the transducer of the invention and usable in an open or unhole hole housing. As stated above, the hole will preferably be provided with a hole housing. In a non-cased hole, the tube wave converter is connected in the end of a pipeline, or drill string 60, and tube waves are injected into the fluid-filled pipeline or ... pipe string 60. The converter 5, which is in place brought by bringing the end of the tubing string to the desired depth is connected to the tubing string by bolts 61. The end 62 of the tubing string should be filled with a sound-absorbing material 64, such as lead-containing rubber, to avoid reflections to reduce. Openings 63 extending through the tubing string allow the converter to emit P and S waves in the formation. The total area of the openings should preferably be at least about 30% of the area of the pipeline insofar as it is opposite the central portion 30 of the transducer 5. As an alternative, the tube wave converter 5 may be formed as an integral part of the tube string or of the drill string.

De uitvinding wordt toegepast in een van een behui-25 zing voorziene put door de buisgolfomzetter 5 op een gekozen diepte onderin het gat op zijn plaats te brengen.The invention is practiced in a cased well by placing the tubular wave converter 5 at a selected depth in the bottom of the hole.

Zoals is weergegeven in fig, 1, wordt de aan de kabel 4 bevestigde omzetter 5 tot aan de gekozen diepte omlaag gebracht. Bij een niet van een behuizing voorzien gat, wordt 30 de omzetter op zijn plaats gebracht doordat het einde van de buisstreng, of boorstreng 1, zoals weergegeven in fig. 6, met behulp van conventionele middelen op de gewenste diepte te brengen. Zoals in het bovenstaande werd beschreven, is het drukpulsgeneratorsamenstelsel 6 verbonden met de gat-35 behuizing, buisstreng, of boorstreng, al naar uitkomt, teneinde een drukpuls of -pulsen in benedenwaartse richting ¢9 00355 .' -21- van het gat te transporteren. De drukpulsen vallen in op de buisgolfomzetter en door de omzetter worden P- en S-gol-ven in de aarde uitgestraald. De gezwaaide frequenties bevattende drukpulstrein wordt bij voorkeur gedetecteerd door 5 een geschikt gekozen detector (niet weergegeven) op de buisgolfomzetter en de resulterende signalen worden in bovenwaartse richting van het gat getransporteerd en geregistreerd. Als alternatief kunnen de data afkomstig van de detector onderin het gat worden opgeslagen teneinde naderhand te 10 worden opgehaald. De zich op het oppervlak bevindende geo-foons 18 detecteren de lichaamsgolven en de resulterende signalen worden geregistreerd en bij voorkeur kruis-gekor-releerd met de signalen afkomstig van de detector, en wel bij de omzetter.As shown in Fig. 1, the converter 5 attached to the cable 4 is lowered to the selected depth. In the case of a non-cased hole, the transducer is put in place by bringing the end of the tubing string, or drill string 1, as shown in Fig. 6, to the desired depth by conventional means. As described above, the pressure pulse generator assembly 6 is connected to the hole casing, tubing string, or drill string, as required to provide a downward pressure pulse or pulses. -21- from the hole. The pressure pulses are incident on the tube wave converter and P and S waves are radiated through the converter into the earth. The sweep frequency containing pressure pulse train is preferably detected by a suitably selected detector (not shown) on the tube wave converter and the resulting signals are transported upwardly from the hole. Alternatively, the data from the detector can be stored at the bottom of the hole for subsequent retrieval. The surface phones 18 detect the body waves and the resulting signals are recorded and preferably cross-correlated with the signals from the detector at the converter.

15 Een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding is in het bovenstaande geïllustreerd en beschreven. Vanzelfsprekend kunnen modificaties op de bovenbedoelde uitvoeringsvorm door vakmensen op dit gebied van de techniek worden voorgesteld; daarbij is het de bedoeling dat door deze 20 octrooiaanvrage al die modificaties die vallen binnen het kader van de bijbehorende conclusies, worden gedekt.A specific embodiment of the invention has been illustrated and described above. Of course, modifications to the above-mentioned embodiment can be proposed by those skilled in the art; in addition, it is intended that this patent application covers all those modifications that fall within the scope of the appended claims.

*900355/* 900355 /

Claims

A method for converting tube waves into a fluid-filled borehole, into compression and shear waves radiated into the earth surrounding the borehole, characterized by: injecting at least one pressure pulse into the borehole liquid to produce a tube wave that is passed through the borehole to a pre-selected depth; and locating an elongated tubular wave transducer at a preselected depth in the fluid contained in the borehole, wherein the acoustic impedance of the tubular wave transducer is highly contrasting with respect to the fluid contained in the wellbore.

2. Method according to claim 1, characterized in that the tube wave converter has a length of at least 1/2 part of the wavelength of a P-wave formation at the operating frequency of the tube wave converter, the tube wave converter converting tube waves into compression and shear waves, as well as these radiating compression and shear waves in the earth.

The method of claim 2, characterized in that the tube wave converter has a length in the range of about 1/2 to 1/1 wavelength of a P waveform at the operating frequency of the tube wave converter.

Method according to claim 2, characterized in that the tubular wave converter is provided with tapered ends, as well as a substantially cylindrical central section.

5. Method according to claim 1, characterized in that the tube wave converter is provided with tapered ends, as well as with a substantially cylindrical center section.

A method according to claim 5, characterized in that the length of the center section of the tubular wave converter is similar to the length of each of the tapered ends.

A method according to claim 1, characterized in that the step of injecting at least one pressure pulse into the borehole fluid comprises injecting a swept-frequency pressure wave train into the borehole fluid to in the fluid present in the borehole to produce a waved tube wave train containing frequencies.

A method according to claim 7, characterized in that the frequency range swept over ranges from about 20-200 Hz.

9. A method according to claim 8, characterized in that the length of the tubular wave converter is in the region of about 1/2 part of the wavelength of a P-wave formation at the center frequency of a swept frequencies containing pressure wave train.

10. Apparatus for generating compression and shear waves at a selected depth in a borehole filled with fluid and usable for seismic surveying of the earth surrounding a borehole, characterized by; a pressure pulse generator assembly adapted to be suitably coupled to the borehole fluid intended for triggering. Of at least one pressure pulse in the liquid; an elongated tubular wave transducer adapted to be positioned at a selected depth in the borehole fluid, and has an acoustic impedance which is highly contrasting with respect to the fluid present in the wellbore, the tubular wave transducer being tube waves convert to compression and shear waves, as well as these compression and shear waves will radiate into the earth and at the chosen depth.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the length of the tube wave converter is at least equal to 6900355. -24- to about 1/2 part of the wavelength of a compression waveform at the desired operating frequency.

12. Apparatus according to claim 10, characterized in that the tube wave converter is provided with a substantially cylindrical center section, as well as with tapered ends.

13. Equipment according to claim 10, characterized in that the pressure pulse generator assembly injects a swept frequency wave wave train into the borehole.

14. Apparatus according to claim 11, characterized in that the length of the tube wave converter is at least equal to about 1/2 part of a wavelength of a compression wave formation at the center frequency of the swept frequencies containing pressure wave train.

15. Method for converting tube waves into a fluid-filled guide in a borehole, into compression and shear waves radiated into the soil surrounding the borehole, characterized by: injecting at least one pressure pulse into the in the guide liquid present to produce a tube wave brought by the guide to a preselected depth; and placing an elongated tubular wave converter at the selected depth in the fluid present in the guide, wherein the acoustic impedance of the tubular wave converter is highly contrasting with respect to the fluid contained in the guide.

16. A method according to claim 15, characterized in that the tube wave converter fills the conduction as completely as practical as possible, and has a length at least equal to about 1/2 part of a wavelength of a P-wave formation at the desired operating frequency of the tube wave converter, the tube wave converter converting tube waves into compression and shear waves and radiating such compression and shear waves into the ground. 900355; -25-

Method according to claim 15, characterized in that the tube wave converter comprises an elongated metal body with a substantially cylindrical center section and tapered ends.

A method according to claim 17, characterized in that the length of each of the tapered ends of the tube wave converter is comparable to the length of the center section.

19. The method of claim 16, characterized in that the step of injecting at least one pressure pulse comprises injecting a wavelength-containing pressure wave train, and wherein the length of the tube wave converter is at least about 1/2 portion of a wavelength of a compression waveform at the center frequency of the swept frequencies containing pressure wave train.

20. The method of claim 15, further characterized by the step of detecting the compression and shear waves radiated into the formation by the tubular wave converter, and the step of cross-graining the signal detected in the previous step, with signals from other compression and shear wave detectors located at a distance from the tube wave converter.

21. Tube wave converter for use with a liquid-filled conductor, characterized by an elongated metal body whose acoustic impedance is strongly contrasting with respect to the liquid present in the conduction.

Tubular wave converter according to claim 21, characterized in that the length of the tubular wave converter is at least equal to about 1/2 part of the wavelength of a P waveform at the operating frequency of the tubular wave converter. 88 0 0355. ' r i -26-

Tubular wave converter according to claim 22, characterized in that the length of the tubular wave converter is in the range from about 1/2 part to 1/1 part of the wavelength of a P-wave formation at the operating frequency of the tube wave converter.

Tubular wave transducer according to claim 23, to be used in combination with a source for generating a wavelength-containing pressure wave train, characterized in that the length of the transducer is at least equal to about 1/2 part of the wavelength of a P waveform at the center frequency of the frequency range swept.

Tubular wave converter according to claim 21, characterized in that the diameter of the converter is sufficient to fill the guide as completely as practical as possible.

Tubular wave converter according to claim 25, characterized in that the tubular wave converter has a cylindrical center section and tapered ends.

27. A tube wave converter according to claim 26, characterized in that the length of the center section is comparable to the length of each of the tapered ends.

28. Pressure pulse generator, characterized by: a valve body with an opening formed therein and at least two ports 25 extending therethrough communicating with the opening formed in the valve body, one of the ports being an inlet port adapted to be connected with a source of delivering pressurized fluid and the other port is an outlet port adapted to be connected to a conduit in which pressure pulses are to be produced; a valve spool rotatably mounted to the valve body, and having at least one opening extending therethrough located between the inlet port and the outlet port; and 890 0355. " The valve spool is rotatable from a first position wherein the opening present in the valve spool permits fluid communication between the inlet and outlet ports, and a second position, the fluid communication between them at least at least at least partially blocked, such that rotation of the rotor will cause pressure pulses in the guide.

29. A pressure pulse generator according to claim 28, characterized by means serving to rotate the valve spool, wherein varying the speed and acceleration of the valve spool will produce a swept-frequency pressure wave train in the conduction.

30. A pressure pulse generator according to claim 28, characterized in that the valve spool comprises a shaft mounted for rotation in the valve body and a plate connected to the shaft which is perpendicular to the axis of rotation of the shaft, the at least one opening extending through the valve spool extends, is formed extending through the plate.

A pressure pulse generator according to claim 30, characterized in that the valve body further comprises at least one opening extending therethrough which is at least partially aligned with the at least one opening extending through the valve spool at at least one rotational position of the as.

32. A pulse pulse generator according to claim 28, characterized in that the valve body comprises a cylindrical middle section with two ends, at least one of the at least two ports being formed through the cylindrical center section and said section having at least two ends. -plates connected to the end of the valve body; and the valve spool includes a cylinder which is arranged substantially coaxially with respect to the cylindrical portion of the valve body, as well as having the at least one opening extending therethrough which can assume a position at which fluid communications 8800355. is permitted between the opening present in the valve body and the at least one port in the valve body with at least one rotation position of the shaft.

33. A pulse pulse generator according to claim 32, characterized in that the valve spool is tubular and rotation of the valve spool fluid communication between the at least one port in the cylindrical portion of the valve body and the orifice present in the valve body alternately at least partially blocks and opens.

A pressure pulse generator according to claim 32, characterized in that at least one of the end plates has at least one port extending therethrough.

A pressure pulse generator according to claim 32, characterized in that the cylindrical portion of the valve body 15 is provided with a plurality of outlet ports extending therethrough, and the valve spool is provided with a number of openings extending therethrough aligned with the ports present on the valve body at positions such that rotation of the valve spool 20 with respect to the valve body will produce pressure pulses in the pressurized fluid.

36. A pressure pulse generator according to claim 32, characterized in that the cylindrical portion of the valve body includes at least one inlet port formed through a first side of the valve body and at least one outlet port extending through a second side. from the valve body, and wherein the openings extending through the substantially cylindrical valve spool are fluid passages formed extending through the rotor and arranged to allow fluid communication between the inlet port and the outlet port passing through extend the first side and the second side of the valve body. 8900355. * -29-

A pressure pulse generator according to claim 36, characterized by an inlet manifold connected to the inlet ports and an outlet manifold connected to the outlet ports. II 8900355 /