PT81766B - Processo e aparelho para o tracado de registos em pocos por ondas acusticas tangenciais bipolares - Google Patents

Description

“PROCESSO E APARELHO PARA O TRAÇADO DE REGISTOS EM POÇOS POR ONDAS ACÚSTICAS TANGENCIAIS BIPOLARES

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO:

A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para o traçado acústico bipolar de registos em poços e, mais particularmente, ao registo da velocidade de ondas tangenciais em furos de sondagem revestidos e não revestidos, com uma fonte acús tiea bipolar. Além disso, a presente invenção refere-se à determinação de registos da velocidade de ondas tangenciais na presença de sinais acústicos de interferência recebidos no furo de sondagem.

Uma técnica primitiva e amplamente usada para medidas acústicas para traçado de registos, mede o tempo necessário para que uma onda sonora longitudinal excitada por uma fonte monopolar (axialmente simétrica) atravesse um pé (0,3048 m) da formação. Esta medida é conhecida como medida delta t. Ver por exemplo Schlumberger Limited, The Sonic Log, Loa Interpretation: Volu- , me 1, Principies. 1972 pgs. 37’41. Verificou-se também ser útil a velocidade de um outro tipo de onda bem conhecida, a onda tangencial que pode ser obtida a partir da ferramenta acústica monopolar de traçado de registos, convencional, em certas circunstâncias.

No traçado acústico de registos convencional, a onda tangencial é excitada quando a energia proveniente da fonte monopolar é submetida a uma conversão de modo e criticamente refractada na parede do furo de sondagem. Infelizmente, a velocidade tanges

ciai não se encontra consistentemente disponível. Por exemplo, a velocidade tangencial não pode ser obtida directamente numa formação relativamente não consolidada na qual a velocidade tajj gencial é inferior ou igual à velocidade do fluído no furo de sondagem. Nestas circunstâncias, a energia que se propaga com a velocidade tangencial não pode ser criticamente refractada, de modo que não se propaga nenhuma energia tangencial ao longo da parede do furo de sondagem. Além disso, em certas circunstâncias a energia tangencial é muito enfraquecida e ofuscada pelos sinais da onda de pressão recebidos.

Já em 1967, J. E. White propôs uma ferramenta para o registo de toda uma família de tipos de ondas, incluindo a onda tajj gencial, sem contar com a refracção. J. E. White, em The Hula logí A Proposed Acoustic Tool“, Paper I, Transactions fíPWLA, Eighth Annual Logging Symposium, 1967· A ferramenta, que incluia quatro transdutores da força pontual montados em blocos atenuadores, em contacto com a parede do furo de sondagem, foi considerada capaz de excitar quatro modos de propagação nos furos de sondagem: o modo radial, 0 modo axial, 0 modo de torção e 0 modo de flexão. Os modos radial e axial, ilustrados nas fig. 1 e 2, foram considerados semelhantes às características da fonte das ferramentas de exploração convencionais. 0 modo de torção, ilustrado na fig, 3, foi considerado como constituído inteiramente por ondas tangenciais. 0 modo de flexão, ilustrado na fig. foi considerado como constituído por ondas tangenciais acopladas com um movimento substancial da parede do furo de sondagem. Os vectores representados nas fig. 1-4 indicam o sentido da força pontual aplicada. Estão representadas grandezas iguais. Como os mo dos de torção e de flexão excitam directamente as ondas tangen-

ciais, é de esperar que sejam observáveis fenómenos tangenciais mesmo em formações lentas onde não pode verificar-se a refracçao crítica. Mas para o modo de flexão. White encontrou fenómenos tangenciais apenas fracos provenientes da formação lenta de xisto.

Desde White, foram propostos outros transdutores de contacto ou de excitação directa”. Ver, por exemplo, a patente de invenção norte-americana N2 ^.39^75¾ concedida em 19 de Julho de 19θ3 a Waters; a patente de invenção norte-americana N^Q ^.380.806, concedida em 19 de Abril de 1983 a Waters e colab., e a patente de invenção norte-americana Ν^δ 3»35^·983, concedida em 28 de Novembro de 1967 a Erickson e colab. Os aparelhos de contacto deste tipo são geralmente indesejáveis em aplicações comex ciais, pois limitam seriamente a velocidade a que o poço pode ser explorado.

White também propôs, para o modo de flexão, uma ferrameu ta de exploração para registo com uma fonte destinada a fornecer uma excitação do tipo dipolar ou de dublete, efectuada indirectâ mente através do fluído do furo de sondagem, em vez de directamente pelo contacto do transdutor com a parede do furo de sondagem. Cada um dos transdutores transmissor e receptor compreende semi-cilindros fendidos de titanato de bário. Considere-se por exemplo 0 transmissor: os semi-cilindros do transmissor são excitados por tensões de polaridade oposta, de modo que um semi-ci lindro emite um impulso de pressão positiva e 0 outro emite um impulso de pressão negativa. Ver a patente de invenção norte-americana _NQ 3.593«255, concedida em 13 de Julho de 1971 a White.

Outros tipos de sistemas de exploração que utilizam fon-

tes dipolares de excitação indirecta foram propostos para a exploração por ondas tangenciais. Kitsunezaki propôs uma fonte dl polar com uma bobina accionada por um enrolamento. 0 movimento da bobina e^ectava um certo volume de água na direcção perpendi cular ao eixo do furo de sondagem, enquanto aspirava um volume equivalente de água no sentido oposto. Ver a patente de invenção norte-americana NQ 4.207.961, concedida em 17 de Junho de 1980 a Kitsunezaki; ver também a patente de invenção norte-americana N^Q 4.383.591, concedida em 17 de Maio de 1983 & Ogura.

Outras concepções de transdutores com dipolos de excitação indirecta incorporam elementos do tipo flector. 0 tipo descrito na Publicação do Pedido de Patente Europeia Νδ 31*989, Publicado em 15 de Julho de 1981 e indicando Angona e Zemanek comoco- inventores, inclui dois elementos piezoeléctricos semelhantes a discos, unidos entre si e encerrados num composto de vedação e isolamento de plástico. Ver também a patente de invenção norte-americana Νβ 4.383*308, concedida em 10 de Maio de 1983 a Caldwell.

Foram realizados vários estudos teóricos para compreender a física da energia acústica gerada pelo transdutor bipolar de ex citação indirecta. A análise de White de uma ferramenta semelhante à apresentada na patente de invenção norte-americana N2 3*593*255 atrás indicada, admitindo uma frequência de fonte de 12,5 kHz, não sugeriu que se verifique um fenómeno tangencial ig portante; assim White não concluiu que 0 processo parecesse promissor. Ver J. E. White em ^MThe Hula Log: A Proposed Acoustic Tool”, atrás citado. Kitsunezaki ignorou o furo de sondagem, excepto para o acoplamento transdutor-furo de sondagem, argumenta^ do que o comprimento de onda da energia acústica é suficientemen te maior que o diâmetro do furo de sondagem. Ver C. Kitsunezaki em A New Method of Shear Wave logging, Geophysics. Volume 41, N2 10, Outubro de 1980, págs. 1489-1506. Ele tratou o campo de onda usando a aproximação de considerar o ambiente como um meio sólido homogéneo e infinito, e previu que os impulsos da fonte se propagariam de modo não dispersivo na direcção axial a veloci dade tangencial da formação.

modo de flexão foi estudado teoricamente na literatura para o caso de um furo de sondagem vazio. Ver A. Bostrom & A. Burden, em Propagation of Blastic Surface Waves Along a Cylindrical Cavity and Their Excitation by a Point Force”, ^!IJ. Acoust. Soc. Am.. Volume 72, N^s 3, Setembro de 1982, págs. 998-1004; e para um furo de sondagem cheio de fluído, ver W. Roever, J. Rosenbaum & T. Vining, Acoustic Waves from an Impulsive Souroe in a Fluid-Filled Borehole, J, Acoust, Soc. Am.. Vol. 55, N2 6, Junho de 1974, págs. 1144-57; R. Kumar & S. Ram, Flexural Vibrations of a Fluid-Filled Cylindrical Cavity in an Infinite Solid Médium, Acoustica. Vol. 22, 1969-70, págs. 163-171. Ainda, a modo de flexão continua pouco compreendido, especialmen te em comparação com o modo tubular bem conhecido.

Foram também realizados estudos baseados em dados reais. A OTO Oorporation no Japão continuou o processo de exploração por ondas tangenciais de Kitsunezaki usando a sua fonte dipolar. Ver K. Ogura, em Pevelopment of a Suspension Type S-Wave log-System, Report N2 1, 0Y0 Technical Note TN-54, 0Y0 Corporation, Urawa Research Institute, Japão, Novembro de 1979; K. Ogura, S. Nakanishi e K. Morita em Developement of a Suspension Type S-Wave Iiog System, Report N2 2, OTO Technical Note TN-39, 0Y0 Corpora6

tion, Urawa Research Institute, Japão, Novembro de 1980. Foi ob servado um fenómeno não previsto pela teoria de Kitsunezaki; especificamente, verificou-se que as frequências contidas na onda tangencial directa dependem fortemente da própria velocidade tangencial; formações com baixas velocidades tangenciais produzi ram uma onda tangencial directa com uma frequência inferior à das formações com velocidades tangenciais mais elevadas.

A selecção das características de frequência das fontes dipolares usadas em aplicações de exploração de poços, foi considerada com um certo desenvolvimento, á geralmente sabido que a frequência de uma fonte bipolar influencia a eficácia da excitação e da detecção das ondas tangenciais. A faixa de frequência do transdutor do transmissor apresentada no pedido de Angona e colab. é de cerca de 1 a 6 kHz, com uma frequência predominante de cerca de 5 kHz.

Apesar destes projectos realizados, presume-se que a medi ção da velocidade tangencial usando fontes dipolares e multipolares se mantém imprecisa em certas condições vulgarmente encontradas na exploração de furos de sondagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO:

Por conseguinte, constitui um objecto da presente invenção, aperfeiçoar a precisão de medida por ondas tangenciais dipo lares.

Outro objecto da presente invenção, consiste em evitar o efeito de sinais de interferência acústica recebidos no furo de sondagem , sobre uma medida por ondas tangenciais dipolares.

Um outro objecto da presente invenção consiste em obter um registo preciso por exploração com ondas acústicas tangenciais bipolares, na presença de um sinal recebido significativo no modo

de flexão.

Estes e outros objectivos são alcançados por um processo e aparelho para obter directamente a velocidade tangencial de uma formação atravessada por um poço aberto ou revestido. Obtéta-se ondas com várias formas de onda a partir de uma exploração acústica dipolar da formação, em relação a um local comum no furo de sondagem. Nesta exploração, a largura de faixa das ondas é substancialmente limitada por uma frequência f_u superior, para a qual e abaixo da qual é dominante a propagação de energia com a velocidade tangencial. Além disso, a largura da faixa das ondas concentra-se na vizinhança da frequência f_u· A velocidade tangencial da dita formação geológica e/ou a velocidade de fase no modo de flexão em função da frequência, são determinadas a partir destas formas de onda.

Numa forma de realização, as ondas obtidas a partir de uma exploração acústica bipolar de faixa larga são filtradas por um filtro passa-baixo e determina-se uma velocidade tangencial provisória a partir das ondas filtradas. A filtração e determinação de v_g são realizadas primeiro para um valor inicial da írj quência de corte f e depois para outros valores decrescentes de f_cuj.y até se obter uma relação pré-seleccionada entre f_QUt e v_g. 0 último valor de v_g determinado é a velocidade tangencial.

Numa outra forma de realização, determina-se um conjunto de ondas limitadas por uma frequência limite superior f da fon te limitada superior a partir da exploração acústica dipolar, e determina-se uma velocidade tangencial provisória v_g a partir das ondas. A obtenção das ondas e a determinação de v_ é realizada primeiro para um valor inicial de e depois para outros valores decrescentes de f^, até se obter uma relação pré-seleccion&

da entre f___ e v . 0 valor de v„ obtido em último lugar ux s s loeidade tangencial.

Ainda numa outra forma de realização, o conjunto de ondas é obtido a partir de uma exploração acústica dipolar numa faixa limitada por uma frequência limite superior da fonte.

Ainda numa outra forma de realização, obtêm-se vários con juntos de ondas limitadas pelas respectivas frequências de corte superiores f da fonte a partir da exploração acústica bipolar. Ua

Velocidades tangenciais provisórias v_ respectivas são determina das a partir dos conjuntos de ondas e determina-se o valor de v_e provisório para o qualqse obtém uma relação pré-seleccionada entre o seu valor e f„„ correspondente. 0 valor de v_ determinado, ux s é a velocidade tangencial.

Numa outra forma de realização, e quando estiver presente um sinal de modo de flexão recebido significativo, se for possível identificar uma assintota de baixa frequência a partir da velocidade de fase do modo de flexão, ela é tomada como velocidade tangencial. Mas se não for identificável uma assintota de baixa frequência, determinam-se teoricamente várias curvas adicionais da velocidade de fase do modo de flexão em função da frequência, com base nas respectivas velocidades tangenciais estimadas. Estas curvas determinadas teoricamente, são, respectivamente ajustadas à curva determinada a partir das ondas, até que seja obtido um erro mínimo satisfatório. A velocidade tangencial estimada em úl timo lugar é tomada como velocidade tangencial da formação.

DESCRIÇÍO DOS DESENHOS:

Nos desenhos, nos quais se utilizam números de referência iguais para as partes iguais:

As fig. l a¹»- são desenhos referentes técnica anterior, que ilustra o modo radial, o modo axial, o modo de torção e o mo do de flexão tal como foram definidos por White.

A fig. 5 á uma vista em planta de um sistema de exploração acústica dipolar, segundo a presente invenção.

A fig. 6 é um diagrama em blocos dos sistemas eléctricos do sistema de exploração acústica dipolar, segundo a presente invenção.

As fig. 7 a 10 são traçados de curvas das ondas, úteis para acompreensão da presente invenção.

A fig. 11 inclui curvas de dispersão e de excitação do modo de flexão para várias formações rápidas e lentas, úteis para a compreensão da presente invenção.

A fig. 12 inclui curvas que representam a comparação entre os modos de onda tangencial e de flexão para três modelos de for mação diferentes, úteis para a compreensão da presente invenção.

A fig. 13 é um fluxograma de um processo segundo a presen te invenção.

A fig. 1U é uma curva das earacterísticas de frequência.

A fig. 15 é um fluxograma de um outro processo segundo a presente invenção.

A fig. 16 inclui curvas que ilustram o atraso de fase do modo de flexão e 0 resíduo do modo de flexão para três casos: um furo revestido não ligado, um furo revestido bem ligado e um fu ro aberto.

A fig. 17 inclui curvas que ilustram o atraso de fase 10 enfraquecimento e o resíduo do modo de revestimento.

A fig. 18 é um fluxograma de um outro processo segundo a presente invenção.

As fig. 19 e 20 incluem curvas úteis para a compreensão do processo da fig. 18.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS:

Na fig. 5 está representado o conjunto de um sistema de exploração de um furo de sondagem segundo a presente invenção. Está representado um furo de sondagem cheio de fluído (10), que atravessa uma formação geológica (20). Uma ferramenta de exploração acústica bipolar (50), um dispositivo fusiforme adaptado para se deslocar no furo de sondagem (10), está ligada com o equipamento e instrumentos de superfície (40) por um cabo multicondutor armado (30). 0 cabo (30) é usado para fazer subir e descer a ferramenta ($0) através do furo de sondagem (10) e, para isto, ele passa sobre uma roldana (32) para um mecanismo de tambor e guincho adequado (não representado), um elemento do equipa mento de superfície (40). 0 equipamento de superfície (40) inclui também um mecanismo de roda de medição adequado (não representado), que roda em função do movimento do cabo (30) por forma a medir a profundidade da ferramenta (50) no furo de sondagem (10).

A ferramenta (50) inclui o transmissor bipolar (56), afag tado dos receptores bipolares (58) e (59) no bloco (54) dos trang. dutores. Prefere-se usar dois receptores, embora a presente invenção considere também o uso de um único receptor ou o uso de mais de dois receptores. Os transdutores (56, 5θ ® 59) são preferivelmente do tipo de excitação indirecta, como o apresentado na publicação do pedido de patente europeia ΝΩ 31*989, que é aqui incorporada por referência,ou no pedido de patente de invenção

britânica N^fi 2.124.337, publicado em 15 de Fevereiro de 1984, que indica Winbow e Chem como co-inventores, e é aqui incorporado por referência. Os circuitos utilizados em baixo no furo, desti nados ao contrôlo da excitação do transmissor (56), da recepção de sinais através dos receptores (58) e (59), das comunicações, de outras funções da ferramenta (50) e, possivelmente, algum pro cessamento de sinais, encoiítmm-ae no bloco electrónico (52). 0 bloco (52) está ligado aos instrumentos de superfície (40) através de condutores do cabo (30). Os instrumentos de superfície (40) incluem outros circuitos para comunicações, distribuição de energia e processamento de sinais. As funções de processamento de sinais podem ser executadas por circuitos exclusivos ou por um ou mais processadores ou microprocessadores com finalidades mais gjg. rais conforme se desejar.

Os sistemas eléctricos da ferramenta (50) e os instrumen tos de superfície (40) estão representados com mais pormenor na fig. 6, devendo considerar-se que a selecção e a integração dos elementos representados na fig. 6 são apenas ilustrativas e que são possíveis outros arranjos. 0 disparo do transmissor (56) á efectuado através do amplificador (64) pelo formador de impulsos (62), sob o contrôlo do microprocessador (80) através da interf^ ce (60) do transmissor. As ondas acústicas resultantes sãófdètecta das pelos receptores (58) e (59), cujas saídas são amplificadas por amplificadores com portas (72) e (73) respectivamente, e apli cadas a conversores analógico-digital (74) e (75), respectivamente. Os amplificadores são ligados através de portas sob o contr£ lo do microprocessador (80) através da interface do receptor (70). As ondas digitalizadas sao fornecidas ao microprocessador (80) onde são armazenadas para transmissão para a superfície e/ou

para processamento em baixo no furo, conforme se desejar.

Os sinais de comando e os dados são permutados entre o sistema electrónico no furo (52) e os instrumentos da superfície (40) através de sistemas telemétricos (90) e (92) respectivamente, no furo. A telemetria no furo (90) está ligada ao microprocessador (80), enquanto a telemetria na superfície está ligada ao processador (94). 0 microprocessador (80) é qualquer microprocessador comum, ou adequado para finalidades gerais. 0 processador (94) é qualquer minicomputador para finalidades gerais adequado para controlar a operação de exploração e analisar os dados obtidos em baixo no furo. Também em comunicação com o pra cessador (94), há uma consola de contrôlo (96) para o engenheiro de campo (96), vários outros dispositivos de entrada/saída (97)» tais como unidades de memória de massa e gravadores de fita e um indicador de profundidade da ferramenta (98).

A presente invenção pode compreender-se melhor por uma análise teórica das formas de onda atribuíveis a uma fonte dipolar operando quer em formações lentas quer rápidas, juntamente com uma comparação das formas de onda de uma fonte dipolar, com formas de onda atrbuíveis à fonte monopolar bem conhecida, operando quer em formações lentas quer rápidas. 0 termo formação lenta aqui usado significa uma formação que tem uma velocidade tangencial menor que a velocidade da lama e o termo formação rápida significa uma formação tendo velocidade tangencial maior que a velocidade da lama.

As formas de onda associadas com a fonte monopolar bem conhecida incluem uma onda de pressão, uma onda tangencial, um modo de propagação no tubo (também designado por onda de Stòneley de baixa frequência) e modos normais. Os modos normais existem apenas em formações rápidas, β cada modo normal tem um ponto de corte de baixa frequência. Em uma formação lenta, a onda tangencial é pequena em relação aoutrcesteis'iS}él±diB e esta substancialmente ausente nas formas de onda. As baixas frequências, o modo de propagação no tubo domina todos os outros sinais recebidos, quer nas formações lentas, quer nas rápidas.

Verificou-se que as formas de onda associadas com uma fonte dipolar, incluem uma onda de pressão, uma onda tangencial, um modo de flexão e modos normais. As ondas de pressão tangencial e os modos normais excitados pelo dipolo são semelhantes aos excitados pelo monopolo. Os modos normais são semelhantes, pelo facto de existirem em formações rápidas e possuirem sempre um ponto de corte de baixa frequência.

termo modo de flexão aqui usado num sentido físico refere-se a uma vibração de flexão suportada pelo furo de sondagem. A propagação desta flexão é semelhante à propagação da vibração de uma corda quando é puxada. Uma fonte dipolar efectiva mente puxa o furo afastando-o para o lado em algum ponto ao longo do furo. Esta perturbação propaga-se então axialmente. E um modo no sentido de que são excitadas diferentes frequências com amplitudes diferentes, as quais se propagam com velocidades diferentes. 0 termo modo de flexão tem sido usado com significado diferente na técnica. Por exemplo, o termo usado por White, incluia todas as ondas excitadas pela chamada fonte vibrâ tória, incluindo as ondas tangenciais, o modo de flexão aqui usado no seguimento e os modos normais.

modo de flexão é diferente do modo de propagação no tubo em muitos aspectos. Embora nenhum destes modos tenha um ponto de corte, o modo de flexão enfraquece quando diminui a

frequência, em relação a outros sinais recebidos e particularmea te em relação à onda tangencial. 0 modo de propagação no tubo aumenta quando diminui a frequência, em relação aos oútros sinais recebidos. Assim, abaixo de uma certa frequência, a onda tangencial dominará o modo de flexão. Este resultado está em contraste flagrante com o caso do monopolo, e explica o facto de uma ferramenta com uma fonte bipolar poder registar as ondas tangenciais quer nas formações lentas, quer nas rápidas.

campo da pressão no eixo do furo devido a uma fonte bipolar é, em princípio, identicamente nulo. Assim, um conjunto de sensores de pressão isotrópicos colocados acima do furo não dete& tará qualquer sinal. Para detectar o campo bipolar, foi usado um conjunto de elementos receptores bipolares. Os receptores bipola res detectam a componente horizontal da aceleração da velocidade, do deslocamento das partículas ou o gradiente de pressão na mesma direcção em que a fonte está orientada. Todos estes parâmetros do campo são diferentes de zero no eixo. Na análise seguinte,con siderou-se a medição da aceleração das partículas, que e proporcional ao gradiente de pressão horizontal ao longo do eixo. Utili zou-se um conjunto de receptores monopolares para detectar o campo monopolar.

A análise é feita com referência às fig. 7, 8, 9 e 10, ca da uma das quais é constituída por três conjuntos de quatro formas de onda. Dentro de cada conjunto, as quatro formas de onda correspondem a receptores colocados às distâncias de 4, 8, 12 e 16 pés (1,2182, 2,4384, 3,6576 e 4,8768 m) da fonte. As setas co locadas no eixo do tempo de cada forma de onda marcam o tempo te£ rico de recepção da energia de pressão (”C^M), tangencial (S”) e do fluído (F”), como previsto pela teoria da propagação. De no-

tar que de una forma de onda para a outra, o desfasamento dos instantes de recepção das ondas depressão, tangencial e do fluí do é linear. Os três conjuntos de formas de onda em todas as fi guras correspondem ao uso de um impulso da fonte com uma frequêjj cia central diferente. Em todas as figuras, o primeiro conjunto corresponde a uma fonte de 1 kHz, o segundo a uma fonte cfe 5 kHz e o último a uma fonte de 10 kHz. A fig. 7 corresponde ao monopolo numa formação rápida; a fig. 8 corresponde ao bipolo numa for mação rápida; a fig. 9 corresponde ao monopolo numa formação len ta; e a fig. 10 corresponde ao bipolo numa formação lenta. Os parâmetros do modelo que descrevem as formações rápidas e lentas são dados na tabela seguinte.

TABELA1FORMAÇÃO LENTA

PARÃMBTRO FORMAÇÃO RÃPIDA

Relação das densidades	2,0	2,0
Raio do furo de sondagem (cm)	10,0	10,0
Relação de Poisson	0,25	0,25
Velocidade do fluído	1,50	1,50
(Km/s)
Velocidade tangencial	2,0	1,20
(Km/s)

Velocidade de pressão (Km/s)

3Λ&

2,078

caso do monopolo na formação rápida está ilustrado na fig. 7. Verifica-se que com um impulso da fonte de 1 kHz ffor mas de onda (100), (102), (104) e (106)J o modo de propagação no tubo domina as formas de onda. Todos os outros fenómenos são várias ordens de grandeza menores e não podem ser vistos. De notar também que a velocidade do modo de propagação no tubo não é igual à velocidade tangencial. Com um impulso da fonte de 5 Zformas de onda (110),(112), (114) e (116) _7, o modo de propagação no tubo é muito menor que os sinais recebidos das ondas de pressão fracas e tagenciais fortes. Com um impulso da fonte de 10 kHz Zformas de onda (120), (122), (124) e (126)F, os sinais recebidos das ondas de pressão e tangencial são eviden tes. Os modos normais, que foram cortados quando foram usadas fontes de frequência mais baixa, são evidentes.

caso do bipolo na formação rápida está ilustrado na fig. 8. Com um impulso da fonte de 1 kHz Z”formas de onda (I30), (I32), (134) e (136) _7, verifica-se que um feixe de energia se propaga com a velocidade tangencial da formação. Foi constatado que este feixe é uma combinação da onda tangencial com a porção de baixa frequência do modo de flexão. Com um impulso da fonte de 5 fcHz Zformas de onda (140), (142), (144) e (146) J⁷, 0 modo de flexão é, como se vê, o fenómeno dominante nas formas de onda, que se propaga com uma velocidade menor que a velocidade tan gencial. A onda de pressão não é visível nesta escala. Com o impulso da fonte de 10 kHz Z^formas de onda (150), (152), (154) e (156)_7, os modos normais são fortemente excitados. Estas são as ondas de mais alta frequência que começam a chegar no instante da recepção da onda tangencial. 0 modo de flexão é de frequên cia muito mais baixa e pode ver-se que é 0 último fenómeno na for

ma de onda. As ondas de pressão e tangencial são visíveis. Em resumo, do ponto de vista da exploração de uma formação rápida por ondas tangenciais, a fonte bipolar fornece uma onda tangencial de amplitude considerável para todas as frequências da fonte. Além disso, a forma de onda á particularmente simples às frequências mais baixas para as quais o único fenómeno na forma de onda se desloca com a velocidade tangencial. Não obstante, a onda de pressão recebida só é evidente para as frequências mais altas· caso do monopolo na formação lenta está ilustrado na fig. 9. Com o impulso da fonte de 1 kHz Γformas de onda (16o), (162), (16¼) e (166)_7, obtém-se uma onda forte de propagação no tubo, de modo muito semelhante ao do caso da formação rápida. Com impulsos da fonte de 5 © 10 kHz Z*formas de onda (170), (172), (17¼) e (176), e formas de onda (180), (182), (18¼) e (186), respectivamente J⁷, os casos das formações lentas e rápidas são muito diferentes . No caso das formações lentas, as formas de onda sao constituídas por uma onda de pressão e um modo de propagação no tubo. A onda tangencial não ó visível e não se encontram sinais recebidos modais. Este resultado é previsto pela teoria da propagação e foi observado em formas de onda no campo, caso bipolar na formação lenta está ilustrado na fig.

10. Os resultados obtidos com uma fonte de 1 kHz /formas de onda (190), (192), (19¼) e (196)7 são de grande interesse, pelo facto de se verificar que a energia nas formas de onda se propaga com a velocidade tangencial da formação. Com impulsos da fonte de 5 kHz e 10 kHz /formas de onda (200), (202), (20¼) e (206), e formas de onda (210), (212), (21¼) e (216), respectivamente_7, o caso bipolar na formação lenta é semelhante ao caso monopolar

na formação lenta, na medida em que apenas a onda de pressão e o modo de flexão são sinais recebidos significativos.

Descobriu-se que a energia nas formas de onda (190), (192), (194) e (196) que se desloca com a velocidade tangencial da formação é uma combinação de dois fenómenos, o modo de flexão e a onda tangencial. Em princípio, a velocidade tangencial pode ser obtida em baixa frequência, pois a onda tangencial é dominante em baixa frequência. Na prática, a exploração acústica por ondas tangenciais bipolares, de preferência, não é rea lizada fora de uma certa faixa de frequências. Uma frequência excessivamente baixa não excitara suficientemente a onda tangen ciai, enquanto uma frequência excessivamente alta excitará ondas interferentes. Boi também descoberto que enquanto o emprego de frequências mais altas do que a frequência limite superior tem como consequência formas de onda dominadas pelo modo de flexão (por exemplo, como com os impulsos de 5 kHz), a velocidade tangencial pode ser determinada a partir do modo de flexão. Isto porque as características de propagação do modo de flexão são controladas principalmente pela velocidade tangencial da formação. Além disso, foi descoberto que a exploração por ondas de pressão bipolares pode ser obtida à frequência limite superior da exploração por ondas tangenciais ou a uma frequência mais ele vada. Assim, a exploração acústica por ondas tangenciais bipola res a frequências inferiores à frequência superior limite ou derivada do modo de flexão, constituem técnicas de exploração poderosas e robustas, capazes de proporcionar medidas contínuas e precisas da velocidade tangencial tanto em formações lentas co mo em formações rápidas.

Exploração Acústica Bipolar Directa da Velocidade tangencial

Foi descoberto que a exploração acústica directa da velg, cidade tangencial com uma fonte bipolar deve ser realizada numa faixa de frequências limitada na extremidade superior pela frequência f_u, a frequência para a qual e abaixo da qual a energia acústica se propaga com a velocidade tangencial da formação e acl ma da qual a energia não se propaga com a velocidade tangencial da formação. Além disso, descobriu-se que devem, de preferência usar-se frequências iguais, ou imediatamente inferiores a f_u, porque se verifica uma redução significativa da amplitude da onda transversal quando a frequência diminui, A frequência f depende do raio do furo de sondagem, que é geralmente uma grandeza conhecida, e da velocidade tangencial da formação cujo valor tem de ser determinado.

A existência da frequência superior é evidente a partir da leitura dos grupos de curvas (220), (230) e (240) da fig. 11, que representam a dispersão e a excitação do modo de flexão para várias formações rápidas e lentas e dos grupos de curvas (250), (2Ó0) e (270) da fig. 12, que mostram a relação entre a onda tangencial e o modo de flexão para três modelos diferentes de forma ções.

Na fig. 11, as 6 curvas de cada grupo de curvas (220), (230) e (2^0) correspondem a formações respectivas com velocidades tangenciais de 1 km/s, 1,2 km/s, l,4Em/s, l,6We,l,8Em^ e 2 Ka/s. A relação de Poisson para cada formação foi tomada como sendo de 1A. Todos os outros parâmetros do modelo são iguais aos da Tabela 1 atrás indicada.

As curvas do grupo (220) representam a velocidade de fase do modo de flexão em função da frequência. A velocidade foi normalizada pela velocidade tangencial da formação. Note-se que em todas as formações a velocidade de fase do modo de flexão tende para a velocidade tangencial da formação às frequências bai xas. Para as frequências elevadas, vê-se que a eurva da velocida de de fase para qualquer formação particular se aproxima assintoticamente de um valor final, dado pela velocidade de um modo de Stoneley numa interface líquido/sdlido plana. Esta velocidade de Stoneley 4 diferente para as diversas formações. As curvas do grupo (230) representam a velocidade de grupo do modo de flexão em função da frequência, no mesmo formato que as curvas do grupo (220). Como no caso da velocidade de fase, a velocidade de grupo tende para a velocidade tangencial às frequências baixas, e para a velocidade do modo de Stoneley para as frequências elevadas.

As curvas do grupo (2M)) representam a amplitude em dB do resíduo do polo do modo de flexão em função da frequência, no mesmo forma to que as curvas do grupo (220). As curvas do grupo (2M)) indicam 0 grau em que 0 modo é excitado para cada frequência. De notar que o modo de flexão é de natureza ressonante porque cai consideravelmente para as frequências baixas e elevadas. 0 modo ΐοχ na-se mais ressonante e de menor amplitude quando a formação se toma mais lenta. De notar também que a frequência para a qual o modo atinge o pico, é grosseiramente a frequência para a qual a velocidade de grupo é mínima. Isto significa que a maior parte da energia será recebida cerca do fih<b sinal recebido no modo de flexão.

Na fig. 12, as formações possuem velocidades tangenciais de 1 km/s £ grupo de curvas (250)7, 1,½ km/s Z“grupo de curvas

(260).7 e 1,8 Km/s £” grupo de curvas (270).7. Como antes, todos òs outros parâmetros do modelo são iguais aos da Tabela 1, Cada um dos grupos de curvas (250), (260) e (270) indicam a excitação do modo de flexão que é igual para todos os afastamentos da fonte, e a excitação da onda tangencial para todos os afastamentos da fonte de 3, 6, 9,9, 12, e 15 pés (0,9144, 1,8288, 2,7432, 3,6576 e 4,572 m).

A onda tangencial é de natureza ressonante, semelhante à do mocó de flexão, particularmente nas formações mais lentas. Mas a amplitude da onda tangencial diminui com o afastamento (de vido à dispersão geométrica), e pode ser maior ou menor do que a do modo de flexão. Para as frequências mais elevadas, o modo de flexão domina a onda tangencial, enquanto se verifica o con trário para as frequências mais baixas. A partir do grupo de cur vas (250) é evidente que para frequências mais baixas, a onda tangencial é maior do que o modo de flexão. Contudo, o inverso verifica-se para as frequências mais elevadas. Além disso, para a frequência para a qual o modo de flexão é mais forte, o modo é 20 db (factor de 10) maior que a onda tangencial para um afas tamento do receptor de 3 pés (0,9144 m), e 40 db (factor de 100) maior que a onda tangencial para um afastamento do receptor de 15 pés (4,572 m). A frequência, para a qual a onda tangencial e o modo de flexão têm amplitudes iguais, depende pouco do afasta mento entre a fonte e o receptor e é designada por frequência de transição. A frequência de transição para afastamentos maiores, é menor que para afastamentos menores. Os grupos de curvas (260) e (270) têm características semelhantes às do grupo (250) e ilus tram 0 efeito de mudança das propriedades da formação. Enquanto as curvas do grupo (250) correspondem a uma formação lenta, as

eurvas do grupo (270) correspondem a uma “formação rápida” e as curvas do grupo (260) correspondem a uma formação entre lenta e rápida. 0 comentário associado ao grupo de curvas (250) aplica-se igualmente bem aos grupos de curvas (260) e (270). De notar que a frequência de transição tende a aumentar quando a velocida de tangencial da formação aumenta.

A determinação quantitativa da frequência superior f pode fazer-se de três maneiras diferentes, A frequência f pode fâ zer-se igual à frequência para a qual a velocidade de fase do modo de flexão está dentro de uma percentagem seleccionada, por exeffi pio um por cento, da velocidade tangencial da formação. A frequência f pode fazer-se igual à frequência pare a qual a velocidade de grupo do modo de flexão está dentro de uma percentagem se leccionada, por exemplo um por cento da velocidade tangencial da formação. A frequência f pode fazer-se igual à frequência para a qual a amplitude da velocidade tangencial da formação é igual à do modo de flexão da formação (isto é, a frequência de transição). Segue-se uma determinação da frequência superior usando cada um destes três processos.

A frequência para a qual a velocidade de fase do modo de flexão é igual a 99 % da velocidade tangencial da formação é dada por

em que £ varia entre 0,15½ na formação mais rápida e 0,178 na formação mais lenta, representada pelo grupo (220).

A frequência para a qual a velocidade de grupo do modo de flexão é igual a 99 % da velocidade tangencial da formação e dada por (2)

a em que Avaria entre 0,117 na formação mais rápida e 0,126 na formação mais lenta, representada pelo grupo (250).

A frequência de transição é obtida a partir dos grupos de curvas (250), (260) e (270). A frequência de transição depende do afastamento entre a fonte e o receptor. Gomo a frequência de transição diminuir com o aumento do afastamento usa-se como padrão a frequência, de transição para o maior afastamento previsto, que neste caso é de 15 pés (4,572 m). A utilização da frequência de transição associada ao maior desvio garante que, para todos os afastamentos mais curtos, a onda tangencial dominará o mo do de flexão. Então, a partir dos grupos de curvas (250), (260) e (270), a frequência de transição para um afastamento de 15 pés (4,572 m) é dada por q = s_b (?) a

em que. 2 varia entre 0,128, na formação mais rápida e 0,157, na formação mais lenta, representada pelos grupos (250), (260) e (270).

Cada uma destas três diferentes soluções para determinar quantitativamente a frequência superior é razoável, sendo no entanto a frequência superior f calculada a partir da velocidade de grupo menor que a calculada a partir da transição da amplitude que, por sua vez, é menor do que a calculada a partir da velocidade de fase. Felizmente, as frequências superiores calculadas usando estas três aproximações não são dramaticamente diferentes.

Nas formas de realização preferidas indicadas a seguir, a frequência superior f^ é definida como a frequência para a qual a velocida.de de fase do modo de flexão é igual a 99 % da ve

locidade tangencial da formação. A escolha baseia-se na utilização, nas formas de realização preferidas, de técnicas de estl mativa da velocidade tais como a da coerência lentidão-tempo, ver G. V. Kimball e T. L. Marzetta, em Semblance Processing of Borehole Acoústic Array Data, Geophysics¹¹, Vol. 49, NQ 3, Março de 1984, págs. 274-281; pedido de patente de invenção norte-americana com ο ΝΩ de série 593·93², depositado em 27 de Março de 1984, (Kimball e colab., Sonic Well Logging”), que são aqui incorporados por referência. Quando aplicadas a um conjunto de formas de onda registadas num furo de sondagem, as técnicas de estimativa da velocidade produzem estimativas da velocidade de fase dos sinais recebidos desde que os sinais recebidos sejam não dispersivos ou dispersivos mas de faixa estreita. È preferível, mas não necessário, que a técnica de estimativa da velocidade e definição de f_u envolvam o mesmo parâmetro. Deste modo, abaixo da frequência superior,a técnica da coerência lentidão-tempo fornecerá a velocidade tangencial da formação com uma precisão de 1 %.

Escolhendo o critério da velocidade de fase para definir a frequência superior, 0 factor de escala § pode variar entre 0,154 nas formações rápidas e 0,178 nas formações lentas. 0 valor de X pode ser simplificado para um valor nominal constante para todas as formações de interesse, desde que 0 valor seleccio nado não preveja frequências superiores excessivamente elevadas, 0 valor 0,15 é adequado. Não obstante, a escolha não é inteiramente sensível e valores de ]§ variando entre 0,12 e 0,18, por exemplo, não degradarão grandemente a eficácia. Assim, a frequência superior f é definida para fins práticos como f_u = 0,15 _Jg_ a

A faixa ao longo da qual pode esperar-se que f_u varie na prática e limitada. A grande maioria dos furos de sondagem perfurados para exploração e produção de petróleo e de gás,tem um raio que varia entre 7,62 cm e 13,33 cm, enquanto as velocidades tangenciais em formações geológicas variam entre 0,5 km/s e 4 km/s. Com base na provável velocidade tangencial máxi ma de 4 km/s e na provável dimensão do furo mínima de 7,62 cm, a frequência superior máxima provável de ocorrer á de cerca de 8 kHz. Com base na velocidade tangencial mais baixa de 500 m/s e na dimensão máxima de furo de 13,33 cm, * frequência superior mais baixa provável de ocorrer é de cerca de 500 Hz.

Embora seja limitada a faixa dentro da qual é de esperar que f_u varie, é preferível fazer o registo para as frequências mais altas possíveis, sem exceder a f para a formação e o furo de sondagem em questão .A razãeé qué a amplitude diminui com o qua drado da frequência. Especificamente, de acordo com A. L. Kurkjian em Radiation from a Low Frequency Horizontal Acoustic Point Force in a Fluid-Filled Borehole”, “Expanded Abstracts”, 54th Annual Intemational SEG Meeting, Borehole Geophysics I, Dezembro de 1964, págs. 5“7, que e aqui incorporado por referên cia, a amplitude da onda tangencial dipolar às frequências baixas e comporta-se como

para f < 0,05

e

(5)

De acordo com a expressão (5), a amplitude da onda tangencial diminui com a diminuição da frequência, com o aumento do afasta

mento ”z, com o aumento da densidade ” ?” e com o aumento da velocidade tangencial da formação v Este resultado parte da hi pótese de que o transmissor aplica uma força específica e que o receptor detecta a aceleração das partículas.

A importância da exploração e registo com frequências iguais ou próximas da frequência superior é bem ilustrada pelos grupos de curvas (250), (260) e (270) da fig. 12. Por exemplo, partamos da hipótese de se ignorar a propriedade de que a frequência superior aumenta com o aumento da velocidade tangencial e suponhamos que se escolheu aleatoriamente uma fonte da faixa estreita de 1 kHz. 0 grupo (250) ilustra que, fortuitamente, a frequência da fonte é bastante próxima da frequência de transição f e que è de esperar que os sinais recebidos contenham uma onda O tangencial dominante. Por outro lado, os grupos (260) e (270) ilustram que seria obtida uma onda tangencial significativamente mais fraca. Embora a fonte de faixa estreita de 1 kHz fosse apropriada para a exploração da formação a que se refere o grupo (250) teria sido significativamente melhor uma fonte de faixa es treita de 1,5 kHz para a exploração da formação 0 que se refere o grupo (260) e uma fonte de faixa estreita de 2 kHz teria sido melhor para a exploração da formação a que se refere 0 grupo (270).

Em resumo, a exploração acústica directa pela onda tangencial usando uma fonte dipolar deverá ser efectuada com frequências limitadas na extremidade superior pela frequência f , 0 limite inferior da faixa de frequência preferida é relativamente pouco importante, mas desperdiça-se energia acústica se 0 espectro da fonte não se concentrar próximo da frequência f,

Um processo preferido para determinar dinamicamente a frequência óptima da exploração acústica bipolar pela onda tangengial está ilustrada na fig, 13. 0 processo da fig. 13 requer

que os transdutores (56), (58) e (59) possuam uma resposta de frequência de faixa larga para fins de prospecção de poços, ri cos em frequências na faixa de 500 Hz a 8 kHz , como se ilustra pela curva (290) na fig. 14. De acordo com a análise anterior, esta largura da faixa é adequada para a maioria dos tipos de foi mação e dimensões de furos que podem ser encontrados na prática. As formas de onda são obtidas na fase (400), excitando o transmi^ sor (56) com impulsos adequados fornecidos pelo formador de impulsos (62) e amplificados pelo amplificador (6¹¼). Os tempos dos impulsos são comandados pelo microprocessador (80), através da in terface do transmissor (60). A propagação da energia acústica é detectada pelos receptores (58) e (59), cujas safdas são amplificadas pelos amplificadores com portas de ligação (72) e (73) sob. o contrôlo do microprocessador (80) através da interface do recep, tor (70)· 0s dados da forma de onda são digitalizados pelos conversores (74) e (75) e fornecidos ao microprocessador (80). Na fase (402), determina-se 0 raio a” do furo de sondagem à profundidade dada, a partir de medidas mecânicas ou de calibre ultra-sónico, obtidas por técnicas bem conhecidas ou a partir de um valor nominal presumido, e foraecicfe· (não representado) ao microprocessador (80).

As formas de onda detectadas para uma dada profundidade Γfase (400)J incluirão energia que se propaga com a velocidade tangencial da formação, mas muito provavelmente incluirão também energia que se propaga mais lentamente que a velocidade tangencial para frequências acima da frequência superior. A energia que se propaga mais lentamente é removida por filtração, em filtros passa-baixo, das ondas detectadas. Como a frequência superior f não é conhecida inicialmente, não pode escolher-se à pri

ori um filtro passa-baixo adequado. Não obstante, pode aplicar-se um filtro passa-baixo às ondas e ensaiar-se o resultado para determinar se a frequência de corte do filtro passa-baixo era sjj fieientemente baixa.

Por conseguinte, na fase (404) pode escolher-se uma estimativa inicial para a frequência de corte f_cu^, Um valor inicial de 8 kHz é adequado, porque, como atrás se explicou, é a frequência superior mais elevada que é de esperar encontrar-se na prática. As ondas detectadas são filtradas na fase (406) com um filtro passa-baixo caracterizado pela f escolhida. 0 filtro pode ser implementado digitalmente no microprocessador (80), ou implementado digitalmente no processador (94) Ζ·πι1οΓορrocess& dor (80) actuandõ como um tampão para as ondas digitalizadasJ ou pode ainda ser implementado por circuitos de filtro analógicos bem conhecidos, antes de serem fornecidas aos conversores (74) e (75). Determina-se então uma velocidade v a partir das s ondas filtradas, quer pelo microprocessador (80), quer pelo processador (94), usando técnicas conhecidas tais como a da coerência lentidão-tempo, por exemplo, atrás referida.

Na fase (410) faz-se uma determinação para verificar se f_cut é adequadamente baixa. Caleula-se uma frequência f de acor do com a expressão f= 0,15 v_g/a (6) e compara-se £ com f_cu^·

Se f cut for demasiadamente elevada, então v_g será demasiadamente baixa devido à onda de flexão e não será satisfei ta a condição f_cufe A frequência f_cut é reduzida de uma certa quantidade adequada na fase (412) e as fases (406), (408),

(410) e (412) são executadas iterativamente até que a condição seja satisfeita na fase (410). A quantidade de que f cut é redu zida, é, de preferencia, inversamente proporciona,! a ^fcut — ^{i (7)}

Deste modo, se f e ϊestiverem muito afastadas, então obter-se-à uma grande redução em í_cu^. na iteração seguinte, en quanto se f_cu^eí não estiverem muito afastadas, então é obtida uma redução pequena em f cut .na iteração seguinte. Em alternativa, pode substituir-se o valor corrente de í como valor seguinte de ^fcuf

Dor outro lado, se f ^.for igual ou menor que f_u, a fre quência limite superior preferida, então v_s será correcta e $ será maior que, ou igual a f_cu^« Uma vez satisfeita a condição ^cut^^’ ^vs ^ser®· como velocidade tangencial na fase (414).

Em alternativa, pode ajustar-se electronicamente a fre quência do transdutor do transmissor (56) para a frequência ópti ma, como se ilustra na fig. 15. Na fase (420), escolhem-se os valores iniciais dos parâmetros para o formador de impulsos (62), de modo que a frequência limite superior f„_ do transmissor (56)' seja inicialmente de 8 kHz, como atrás se discutiu. 0 raio ”a do furo de sonda é obtido na fase (422), essencialmente como se descreveu atras, com referência à fig. 16. 0 transmissor (56) e excitado e obtém-se as formas de onda na fase (424), como se des creveu atrás com referência à fig, 15, Um valor para v_g é deter minado pelo microprocessador (80) ou pelo processador (94) na fase (426), e ensaiado quanto à precisão na fase (428), essencial mente como se descreveu atrás com referência à fig. 13. Se 0 en saio não for satisfatório, baixa-se f na fase (430) e executam-se

as fases (424), (426) e (430) iterativamente até qu.e 0 ensaio (428) seja satisfatório. O valor de v é então tomado como a s medida directa da velocidade tangencial na fase (432).

Uma técnica simples mas menos adaptável para medir a ve locidade tangencial exige que os transdutores (56), (58) e (59) sejam seleccions,dos com uma largura de faixa estreita e uma fre quência superior f „ satisfazendo à condição.

*ux ~

V s-min a max (8) em que ”a ” é 0 raio máximo do furo de sondagem que interessa considerar e v„ é a velocidade tangencial mínima que interes sa considerar. Por exemplo, se a__o_ = 13,33 cm e v„ = 0,5 Km/seg, “ ' s—mm então f = 500 Hz.

Ainda uma outra técnica simples requer que seja proporcio nada uma ferramenta de exploração acústica com vários grupos de transdutores transmissores e receptores, de modo que os transdutores de cada grupo tehnam caracteristicas de frequência comuns,di ferentes das características de frequência dos outros grupos, A medida fornecida pelo grupo de frequência, mais alta que satisfaz a condição (atrás descrita) é tomada como a medida da ve locidade tangencial apropriada.

As técnicas atrás descritas são geralmente aplicáveis também a um furo de sondagem revestido, embora sejam necessárias considerações adicionais. Estas considerações conduzem a um cri tério de frequência para um efeito reduzido do modo de flexão e do modo de propagação, pelo qual 0 sinal dominante nas ondas no receptor será a onda tangencial da formação.

A análise prossegue com referência à fig. 16. Um grupo de Curvas (450) ilustra a lentidão (0 inverso da velocidade de fase

do modo) do modo de flexão e um outro grupo (460) ilustra o resíduo do modo de flexão (uma quantidade que indica a intensidade do modo que é excitado por uma fonte bipolar no furo de sondagem) para três casos de interesse: um furo revestido nao lim£ tado, em (452) e (462), um furo revestido limitado, em (454) e (464), e um furo aberto, em (456) e (466). A formação é rápida, isto é, a velocidade tangencial da formação é mais rápida que a velocidade das ondas acústicas na lama do furo de sondagem. As curvas de lentidão do grupo (450) aproximam-se todas da lentidão tangencial, da formação, para as baixas frequências, embora as frequências para as quais o modo de flexão se aproxima da len tidão tangencial sejam mais altas que no furo aberto. Uma razão para isso é o pequeno diâmetro do furo revestido. Os resíduos ilustrados pelas curvas do grupo (460) indicam que o modo de flexão em furos revestidos é excitado com frequências mais altas. Assim, a frequência mais alta seleccionada para a exploração de furos abertos de acordo com a expressão (4) também será suficien te para a exploração de furos revestidos. Alem disso, pode esco lher-se uma frequência superior para a exploração de um furo revestido, de acordo com a expressão (4), sendo ”a“ o raio do reveg. timento. Analogamente, os processos das fig. 13 e 15 e outros atrás discutidos aplicam-se aos furos revestidos, sendo ”a” o raio do revestimento.

Mas se se escolher uma frequência superior para a exploração do furo revestido, tem que considerar-se também o efeito do modo de propagação no revestimento. Os modos de propagação no revestimento surgem em revestimentos não limitados e fracame^ te limitados. A lentidão da fase do modo £ grupo (470) _7, o enfraquecimento /grupo (480)J e o resíduo £grupo (490),7 do mo-

do de propagação no revestimento estão ilustrados na fig. 17 para três espécies diferentes de formações, com os seguintes valores da lentidão de pressão tangencial: 5θ e 85 microssegundos/pé (0,3048 m) respectivamente nas curvas (472), (482) e (492); 100 e 170 microssegundos/pé (0,3048 m), respectivamente, nas curvas (474), (484) e (494); e 150 e 255 microssegundos/pé (0,3048 m), nas curvas (476), (486) e (496). Verificou-se que o modo de pro, pagação no revestimento tem neste exemplo uma frequência de corte de cerca de 6 kHz e que a frequência de corte é insensível à formação da rocha fora da camada de cimento. 0 modo de propagação no revestimento tem uma velocidade de fase muito elevada na proximidade da frequência de corte Γ grupo (470) _7. 0 modo é en fraquecido acima da frequência de corte /grupo (480)J e a sua intensidade de excitação cai próximo da frequência de corte £gru po (490)_7. Portanto, a exploração acústica bipolar de um furo revestido deverá ser conduzida abaixo da frequência de corte do modo de propagação no revestimento,

A frequência de corte f_cmc do modo de propagação no rg vestimento é determinada a partir das dimensões do revestimento, de acordo com a expressão.

f cmc

0,16 ^vrevestimento (9) ^rrevestimento onde ^v _revestimento vestimento em cm/seg, a velocidade tangencial do material do reRevestimento ^{4 0 raio médio do} revestimento em centímetros e f__w_ é a frequência de corte do modo de propagação no revestimento em hertz. A frequência de corte é relativamente insensível à espessura do revestimento. Para os poços revestidos que se encontram mais vulgarmente, a frequência de

corte f_cmc no modo de propagação no revestimento é mais alta que a frequência de corte f_u no modo de flexão e não apresenta qualquer perigo se a frequência superior f for escolhida com base no critério quer da exploração directa por onda tangencial em furo aberto, quer em furo revestido. Quando se efectuar a ex pioração pela técnica do modo de flexão, que se descreve mais adiante no furo revestido de acordo com os critérios de furo abex to ou de furo revestido, é preciso tomar precauções para não exceder a frequência de corte do revestimento.

I

VELOCIDADE TANGENCIAL DEDUZIDA DO MODO DE FLEXÃO

Verificou-se que o conteúdo de frequências, a amplitude e a velocidade do modo de flexão, são sensíveis à velocidade tas gencial da formação. A presente invenção pode compreender-se m^ lhor a partir da consideração das bases da presente invenção, seguida por uma descrição de uma forma de realização da mesma.

A dispersão e a excitação do modo de flexão, para várias formações rápidas e lentas, estão representadas na fig. 11, que b foi discutida atrás em pormenor. A partir dessa discussão, pode ver-se que as curvas dos grupos (220), (230) e (2^0), confirmam a descoberta de que o modo de flexão é sensível à velocidade tan gencial da formação. Além disso, verificou-se que as variações da relação de Poisson, da velocidade do fluído e a relação das densidades têm uma influência relativamente pequena sobre estas curvas. As variações do raio do furo de sondagem têm o efeito de alterar a escala do eixo da frequência. Portanto, quando o raio do furo de sondagem for conhecido, o modo de flexão é controlado principalmente pela velocidade tangencial da formação.

Na fig. 18 está ilustrado um processo para determinar a velocidade tangencial do modo de flexão. Na fase (300) obtêm-se as ondas para cada profundidade de furo de sondagem, excitando o transmissor bipolar (56) com impulsos adequados forneci dos pelo formador de impulsos (62) e amplificados pelo amplificador (64). Os tempos dos impulsos são comandados pelo microprocessador (80), através da interface do transmissor (60). A energia acústica de propagação é detectada por um conjunto de dg tectores tais como, por exemplo, os detectores bipolares (58) e (59), e amplificados pelos amplificadores com portas de ligação (72) e (73), sob o contrôlo do microprocessador (80), através da interface do receptor (70). Os sinais acústicos detectados são respectivamente digitalizados pelos conversores (74) e (75) θ os dados da forma de onda fornecidos ao microprocessador (80). Os dados da forma de onda são armazenados pelo microprocessador (80) e depois transmitidos ao processador na superfície (94).

processamento subsequente pode ser realizado pelo microprocessador (80) ou pelo processador (94). Primeiro, obtém-se na fase (302) uma representação digital da curva (f), a velocidade de fase do modo de flexão em função da frequência, pela aplicação de técnicas tais como o método da probabilidade máxima ou o método de Prony às formas de onda recebidas. 0 método da probabilidade máxima e a sua aplicação, são descritos por K. Hsu, em Aplication of the Maximum Likelihood Method to Sonic Velocity Logging, Extended Abstracts”, 54th Annual, International SEG Meeting, Borehole Geophysics Sessions, Dezembro de 1984, págs. 1-3, que é aqui incorporado por referência. 0 método de Prony e a sua aplicação, são descritos por T. W. Parks, J. H. McClellan e C. F. Morris, Algorithms for Full-Waveform Sonic

Logging, “Transactions”, IEEE ASSP Workshop on Spectral Estima tion, Novembro de 1?82, que 4 aqui incorporado por referência.

Na fase (304), é realizado um ensaio para determinar se a informação de velocidade inclui dados de baixa frequência. Se assim for, então a velocidade tangencial é a assintota de baixa frequência da velocidade de fase no modo de flexão. Esta assín tota da baixa frequência é registada na fase (306). Na fig. 19 está indicada uma representação visual, na qual v_fl (f) é representada pela curva (308) e a assintota de baixa frequência pela linha (309). Se a informação da velocidade não inclui uma assintota de baixa frequência, como sé representa na curva (310) na fig. 20, e necessário um processamento ulterior.

objectivo deste processamento ulterior é encontrar um valor para v_g tal que v^ (f), uma curva teórica da velocidade do modo de flexão em função da frequência, se ajuste a v_fl (f). No entanto, é necessária informação adicional para gerar v^(f). Usando ferramentas de exploração acústica de furos de sondagem e técnicas convencionais, são medidos os seguintes parâmetros na fase (320): a”, o raio do furo de sondagem; a densidade da formação; ^a densidade da lama do furo de sondagem; ”νθ a velocidade da onda de pressão; e a velocidade do fluído.

É igualmente necessária uma estimativa inicial para v . a velocidade tangencial que é realizada na fase (322). Na maioria das situações de exploração acústica de interesse prático, v.q (f) é menor que a velocidade tangencial da formação e uma es timativa inicial adequada é v_g (1) = 1,1 /v^^Cfp) 7. Essencial mente, a velocidade no modo de flexão de baixa frequência é aumen tada apenas numa percentagem adequada, tal como 10 X. A frequên-

cia f é definida como a frequência para a qual a energia é máxi ma, e é determinada com base nas técnicas normalizadas de análise espectral. Especificamente, como se ilustra pela curva (313 pf), fig. 20, o teor de energia do sinal é determinado em função da frequência a partir de uma transformada de Fourier do sinal. A frequência f_p é identificada no pico de energia E_p. Uma segufi da condição limite é que a velocidade tangencial tem de ser inferior a 0,707 da velocidade de pressão v , porque a relação de Poisson é maior que 0 para os materiais encontrados na exploração. Assim, a estimativa de v_e é feita da seguinte maneira:

v_s ⁽¹⁾ = min ro,707v₀, l,lv_fl (f_p) 7 (10)

Tendo valores para todos os parâmetros necessários, deter mina-se v^(f) para um dado valor de v_g na fase (324), como segue. Resolve-se a seguinte equação em ordem a k^.

^all^z^^a22^(a33^a44^a43^a34⁾’^a23^2^a44’^a42^a34^{) +}

(11)

As expressões para a-Q, ..., são as seguintes:

^all ⁼ e_f 2 ^a21 ⁼ -¾ W ^a12 ^{= Η}η^Χ) (12) (13) (14)

^a22 ⁼ ^^{2n +2x}z (15) ^a32 ’ ^2xz «_e>

(16) %2 = -2n ZH_n ⁽¹⁾' (?0) -h'¹’ ()fc) 7 (17) a

^a13 ^Hn (18) ^a23 ^a2h^a14 = ^nHn⁽¹⁾ (Z_s) = 2/-(n² -$hW (X_s) - H_n = ²n ^^Hn⁽¹⁾' <V * OV ⁷ (19) (20) (21) (22) ^a3^· (23) %3 = ²ⁿ /V¹*'^)-^^) J (2¼) = ($² - 2n²) s)⁺2H^' (ys) (25) em que

, Im(^_f) >0 y = ®c r ^(ú)a

> ^Σ<? >° (26) (27)

, 1111¾) >0 (28) (29) (30) (^ud ^{= W/V}mud5 ^ko = ^ω/ν ^ks ⁼ ^^/vs’ ^{9 W = 21rf)}’ ^{9 9m qU9} ”nⁿ e tomado igual à unidade, p indica a densidade da formação, p_f indica a densidade do fluído (lama) no furo, é uma função de Hankel de ordem n e tipo 1, J_n é uma função de Bessel de ordem n e as plicas são uma notação abreviada de aê/ôa (por exemplo,

W = a_aj_n 0f_f)Aa = ηί_η(_Ϊ£.) - y_fJ_n+1 ()f_f) (31)

A curva v_fl(f) é gerada a começar na frequência f_max· Especifieamente, para 1=^^» ^a equação (11) é calculada repetidamente, usando de cada vez, um valor diferente de k^. Ensaiam-se talvez 100 valores de k_g numa gama associada com velocidade do som fisicamente razoáveis. 0 valor de k^ que satisfaz com mais aproximação a equação (11) é escolhido como uma estimativa inicial de k-„ associada com o modo de flexão para f = f Em seguida utiliza-se o método de Newton-Raphson para determinar o valor de k_z mais precisamente. 0 método e a sua aplicação são discutidos por R. W. Hamming. em Numerical Methods for Scientis1962, págs. 68-70, que é aqui incorporado por referência. Diminui-se então a frequência de Δί, escolhida com base nas variações aleatórias no tempo. Especifieamente, se se designar a duração do sinal recebido no mo

do de flexão por T (segundos), então Δ f (Hertz) deverá ser escolhido menor ou igual a 1/T. A estimativa inicial para k para fsf-Δί é dada por k_z (f-Áf) = k_z(f) (f-Δί) f

(32)

Usando esta estimativa inicial, aplica-se de novo o meto do de Newton-Raphson à equação (11) para se obter ^(ΐ-Δί). Reduz-se a frequência incrementalmente e repete-se a sequência até que seja gerada a curva v_fl(f).

Uma vez obtido v^(f), realiza-se um ensaio, na fase (326), para determinar se v_fl(f) se ajusta a v_fl*(f) na faixa de frequências entre f^ e f₂. Esta faixa de frequências teria sido determinada antes, na fase (322), por exemplo, quando se determi nou fp usando técnicas de análise espectral normalizadas. As fr& quências f^ e f₂ são definidas como frequências para as quais a energia tem um certo valor seleccionado inferior ao pico de enex gia. De preferência, esse valor é uma fracção de 10, isto é, se o pico de energia for E^, e ocorre para f_p, então f^ e f₂ são as frequências nas quais a energia é igual a E /10. Estas relações r* estão ilustradas na curva (313) da fig. 20.

problema do ajustamento das curvas pode ser expresso de dois modosí

obter vg, de tal modo que:
		t2
Σ	vfi(f) - vfl (f)
seja mínimo, sujeito a (f) <	Vs < 0,707vc

(33) • · ·

Obter v , de tal modo que:	(f)	(34)
max . f 1 < f < f 2
4		*

seja no mínimo, sujeito a v_fl (f)<^v _sáo 7O7v processo de resolução destes problemas não precisa de ser descrito porque é em geral bem conhecido. Ver por exemplo.

Hamming, atrás referido, (mini-max).

Na fase (326) é ajustamento entre em 427-429 (mínimos quadrados) e em 478 efectuada uma determinação do erro no e v.q * (f). Na fig. 20 o ajustamento entre as curvas (310) ajustamento entre as curvas (310) e estimativa inicial de v por νθ e 0 s s a partir da expressão (33) ou da expressão (34),- por Εθ, calcu

10 la-se um segundo v_, designado por usando v = l,05v_. 0 ers s s s associado com 0 segundo v_g é e\ Estimativas subsequentes de são calculadas usando a relação

E^k-:L gk-l_j,k-2 . , por exemplo, e (312) é mau, enquanto 0 (311) é bom. Designando a erro associado, calculado ro ^Ts (35) para k=2,3, ...

e 0 processo é continuado até que v^ s

a convergência das iterações. Um ensaio adequado é, por exemplo, não varie mais, indicando z

/ < 0,01.

Um processo preferido compreende 0 cálculo do erro usando

a expressão (33) ou expressão (34) para uma variedade de valores que vão de 0,5 Km/seg. a 4 Km/seg. /fases (330), (326) e (329), iterativamente_7 e tomando 0 valor de v_ que dá o menor erro s

/fase (332)-7.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a várias formas de realização particulares, compreender-se-á que essas formas de realização são apenas ilustrativas, pelo que a invenção não deve considerar-se limitada às formas de realX zação apresentadas. Podem os especialistas conceber variações e combinações, dentro do espírito e escopo da presente invenção. Por conseguinte, estas variações são consideradas dentro do escopo da presente invenção tal como é definido pelas reivindicações anexas.

Claims (22)

1. - Processo para o traçado de registos em poços por ondas acústicas tangenciais bipolares, para a determinação da velocidade tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem cheio de um fluido, compreendendo as fases de:

obtenção de um conjunto de ondas a partir de uma exploração acústica bipolar da formação em relação a uma localização comum no furo de sondagem, sendo o referido processo caracterizado por se limitar a largura de faixa das referidas ondaspor uma frequência superior f para a qual e abaixo da qual a energia que se propaga com a velocidade tangencial ê dominante e concentrando-se a largura de faixa das ondas na vizinhança da frequência f ; e por se determinar a velocidade tangencial da formação geológica a partir das formas das referidas ondas.

2, - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza do por a fase de obtenção compreender as fases de:

- obtenção das formas de onda a partir de uma exploração acústica bipolar de faixa larga da formação?

- selecção de uma, frequência f_cut do filtro?

- Filtração das ondas por filtros passa-baixo de acor do com frequência ^e

- determinação de uma velocidade tangencial provisória v a oartir das ondas filtradas? e por q fase, de determinação da s - ” velocidade tangencial compreender as fases de:

- repetição das fases de selecção, filtração e determi nação, primeiro para um valor inicial de f_cut ^e depois para outros valores decrescentes de f_cut até que seja obtida uma relação pré-determinada entre o valor de f_cut ^e v_g sendo a relação pré-determinada indicativa da ausência efectiva nas ondas de energia com uma velocidade inferior ã velocidade tangencial e registro do ultimo valor de v_g determinado como a velocidade tangencial.

3. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de a fase de selecção de f _t inicial compreender inicialmente a selecção de um valor de f _t correspondente ã velocidade tangencial provavelmente mais alta.

4. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida relação pré-determinada ser f = 0,15_vs/a, em que a representa o raio do furo de sondagem.

5. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri zado por a fase de obtenção compreender as fases de:

- selecção de uma frequência limitada superior da ria f°_nte f_ux

- Obtenção de um conjunto respectivo de ondas a paruma exploração acústica bipolar da formação limitada por

- determinação de uma velocidade tangencial provisóa partir do dito conjunto respectivo de ondas;

e compreendendo a dita fase de determinação da velocidade tangencial as fases de:

- repetição das fases de selecção, obtenção e determinação, primeiro para uma f inicial e depois para outros valores decrescentes de f até que seja satisfeita uma relação

u.x pré-determinada entre o valor de f e v , sendo a dita relação

U.2X S pré-determinada indicativa da ausência efectiva nas ondas de energia com uma velocidade menor do que a velocidade tangencial; e

- registo do valor de v determinado em último lugar, s como velocidade tangencial.

6. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a fase de selecção de f compreender inicialuen te a selecção de um valor de f correspondente à velocidade tangencial mais alta, e depois a selecção dos valores progrej5 sivamente mais baixos de f ux

7. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a relação pré-determinada ser f_ux= 0,15 v_s/a,em que a representa o raio do furo de sondagem.

8. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto de ondas ser obtido a partir de uma exploração acústica bipolar de faixa limitada da formação, sendo uma frequência limite superior f da fonte igual a (0,15) (v . /a ), em que v . representa a velocidade tangencial mais baixa provável de ser encontrada e ^a _max representa o raio mãximo do furo de sondagem provável de ser encontrado.

9. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fase de obtenção compreender a fase de obtenção de vários conjuntos de ondas a partir de uma investigação acústica bipolar da formação limitada pelas respectivas frequências limites superiores f da fonte; e compreendendo a fase de determinação da velocidade tangencial as fases de:

- determinação das respectivas velocidades, tangenciais v provisórias a partir dos conjuntos de ondas;

s

- identificação da v *” s (n) provisória para ê satisfeita uma relação prê-determinada entre o seu valor e a f correspondente; sendo a referida relação prê-determinada indicativa da ausência efectiva nas ondas de energia com uma velocidade menor do que a velocidade tangencial; e

- registo do valor de v_g identificado como velocidade tangencial.

10.- Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a relação prê-determinada ser f = 0,15 v /a, em r ux s que a representa o raio do furo de sondagem.

11.- Processo de acordo com a reivindicação 1, cara- cterizado por o furo de sondagem ser um furo de sondagem revestido e no qual a frequência f ê a menor de (,a) 0,15 v Za, em u s que a representa o raio do furo de sondagem e (b) 0,16 v , . . ,/r . . .em que r representa o raio do rerevestimento revestimento vestimento.

12.- Aparelho para determinar directamente a velocida de tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem cheio com um fluido, compreendendo:

- meios para a obtenção de um certo número de ondas a partir de uma exploração acústica bipolar da formação em relação a um local comum no furo de sondagem e meios para determinar a velocidade tangencial da formação geológica a partir das ondas caracterizado por a largura da faixa das ondas ser substancialmente limitada por uma frequência superior f para a qual e abaixo da qual a energia que se propaga com a velocidade tangen ciai ê dominante e estando a largura de faixa das ondas concentrada na vizinhança da dita frequência f .

13,- Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os meios de obtenção compreenderem:

- um conjunto de transdutores acústicos bipolares de faixa larga para a obtenção das ditas ondas:

- meios para seleccionar uma frequência de corte ^fcut ^a°

- meios acoplados aos transdutores para filtrar por filtros passa-baixo as ondas, de acordo com a frequência f . ; e cut

- meios acoplados aos meio de·filtração para de- termiuaruma velocidade tangencial v provisória a partir das ondas &

filtradas;

e compreendendo os referidos meios de determinação da velocidade tangencial:

- meios para accionar iterativamente os meios de selecção ,meios de filtração e meios de determinação primeiro de um valor inicial f , decrescentes, atê se obter uma relação prê- cut

-determinada entre o valor de f_cut e v_g , sendo a relação prê-determinada indicativa da ausência efectiva nas ondas de energia com uma velocidade inferior ã velocidade tangencial; e

- meios para registar o último valor determinado de v como velocidade tangencial . s

14.- Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os meios de obtenção compreenderem:

- meios para seleccionar uma frequência limite supe^{rior f}ux^!

- um conjunto de transdutores acústicos bipolares £1 para a obtenção das ondas limitadas pela frequência f^;

- meios acoplados aos transdutores para determinar uma velocidade tangencial v_g provisória a partir das ondas;

e compreendendo os meios de determinação da velocidade tangencial:

- meios para accionar iterativamente os meios de selecção, meios para a obtenção da limitação de frequência e meios de determinação primeiro de um valor inicial f e depois de ou tros valores decrescentes de í , ate se obter uma relação pre-determinada entre o valor de e v , sendo a relaçao pre-determinada indicativa da ausência eféctiva has fôrmas deí onda da energia que tem velocidade menor do que a velocidade tangencial; e

- meios para registar o último valor de v_g determinado como a velocidade tangencial.

15. - Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracte- rizado por os meios de obtenção compreenderem um conjunto de trans dutores acústicos bipolares, de faixa limitada, sendo uma frequên cia limite superior f „ da fonte igual a (0,15) (v„ , em lA-zí. s-líllll que Vp,^.^ representa a velocida.de tangencial mais baixa suscepti vel de ser encontrada e a representa o raio máximo do furo de sondagem susceptível de ser encontrado.

16, - Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracte rizado por os meios de obtenção compreenderem um certo número de conjuntos de transdutores acústicos bipolares, de faixa limi tada, sendo cada conjunto limitado por uma frequência limite su perior f _v da fonte respectiva; e compreendendo os ditos elemen tos de determinação da velocidade tangencial,

- meios para determinar as resneotivas velocidades v_ s tangenciais provisórias de cada um dos conjuntos;

- meios para identificar as νθ(η) provisórias para as quais é satisfeita uma relação pré-determinada entre o seu valor ^fux correspondente, sendo a relação pré-determinada indicativa de ausência efectiva nas ondas de energia com uma velocidade in ferior à velocidade tangencial; e

- meios para registar o valor identificado v_g como velo cidade tangencial.

17. - Processo para determinar a velocidade tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem cheio com um fluido, compreendendo as fases de :

obtenção de um certo número de ondas a partir de uma exploração acústica da formação em relação a um local comum no furo de sondagem, caracterizado por:

- determinação, a partir das referidas ondas, de uma ve locidade de fase no modo de flexão em função da frequência; e

- determinação a partir da referida velocidade de fase no modo de flexão da velocidade tangencial.

18. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracteriza do além disso por a fase de determinação da velocidade tangencial incluir as fases de:

- identificação de uma assintota de baixa frequência da velocidade de fase no modo de flexão; e

-registo da assintota de baixa frequência como a veloci dade tangencial.

19. - Processo para a determinação da velocidade tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem cheio eom um fluido, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado ainda por incluir as fases de:

42.

- selecção de úma velocidade tangencial estimada;

- determinação teórica de uma velocidade de fase do modo de flexão em função da freqúência, a partir da velocidade tangencial estimada;

- ajustamento da velocidade de fase no modo de flexão determinada teoricamente, ã velocidade de fase do modo de flexão determinada pela forma de onda;

- repetição das fases de selecção, determinação teórica e ajustamento, para outras velocidades tangenciais estimadas, atê que seja identificado o ajustamento de erro mínimo;e

- registo da velocidade tangencial mínima estimada, como a velocidade tangencial da formação.

20.- Aparelho para determinar a velocidade tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem cheio de um fluido, compreendendo:

- meios para obter um certo número de ondas a partir de uma exploração acústica bipolar da.formação em relação a um local comum no furo de sondagem;

- meios para determinar a partir das ondas, uma velocidade de fase no modo de flexão em função da frequência, caracterizado por possuir meios para deduzir a velocidade tangencial da velocidade de fase no modo de flexão.

21. - Aparelho de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por os meios para deduzir a velocidade tangencial possuírem meios para identificar uma assintota de baixa frequên cia da velocidade de fase no modo de flexão e meios para registar a assintota de baixa frequência como a velocidade tangencial.

22.- Aparelho de acordo com a reivindicação 20, para determinar a velocidade tangencial de uma formação, caracterizado por incluir:

- meios para seleccionar uma velocidade tangencial estimada;

- meios para determinar teoricamente uma velocidade de fase no modo de flexão em função da frequência, a partir da k velocidade tangencial estimada;

- meios para ajustar a velocidade de fase no modo de flexão determinada teoricamente à velocidade de fase no modo de flexão determinada a partir das ondas;

- meios para accionar iterativamente os meios de selec_ ção, os meios de determinação teórica e os meios de ajustamento para outras velocidades tangenciais estimadas, atê que seja identificado um ajustamento com um erro mínimo; e

- meios para registar a última velocidade tangencial estimada como a velocidade tangencial da formação.

b

Lisboa, 27 de Dezembro de 1985 O Agente Oficial da rropriedade Industrtai

RESUMO

Processo e aparelho para o traçado de registos em poços por ondas acústicas tangenciais bipolares

A invenção refere-se a um processo para determinar a velocidade tangencial de uma formação atravessada por um furo de sondagem aberto ou revestido, cheio de um fluido. São obtidas ondas com determinadas formas a partir de uma prospecção acústica bipolar da formação em relação a um local comum no furo de sondagem. Numa técnica directa, a largura de faixa das ondas ê substancialmente limitada por uma frequência superior f para a qual ou abaixo da qual ê dominante a energia que se propaga com a velocidade tangencial. Além disso, a largura de faixa das ondas concentra-se na vizinhança da frequência f . A velocidade tangencial da dita formação geológica ê determinada a partir das ondas obtidas através de uma prospecção acústica bipolar de faixa larga.As ondas são filtradas em filtros passa-baixo e determina-se uma velocidade tangencial provisória v . V_s ê primeiro obtida para uma frequência de corte f _ut inicial e depois para valores decrescentes adicionais de f_cut, até ser obtida uma relação prê-seleccionada entre f ,, e v o último valor de y determinado ê a velocidade CUl S S tangencial.

Numa outrq forma de realização, determina-se a velocidade de fase no modo de flexão em função da frequência das ondas.

Se for identificável uma assintota de baixa frequência, ela ê tomada como a velocidade tangencial. Se não, determinam-se teoricamente várias curvas adicionais da velocidade de fase no modo de flexão em função da frequência, com base nas respectivas velocidades tangenciais estimadas. Ajustam-se estas curvas respectivamente à curva determinada a partir das ondas até se obter um ajustamento satisfatório de erro mínimo. 0 ultimo valor da velocidade tangencial estimado e tomado como velocidade tangencial da formação.