从钻孔产生声能量束的方法和系统及其应用

摘要

紧凑传感器阵列被用作用于周围岩层的声勘探的井下仪器。该阵列可操作以同时产生第一频率的第一声束信号和不同于第一频率的第二频率的第二声束信号。可通过使用来自传输元件或电机械链接的信号的相对相位控制实现阵列的方位角旋转和倾角旋转以定位这两个信号。由于地层的非线性，第一和第二声束信号混合进入岩层，在该岩层中它们组合形成准直的第三信号，该第三信号在岩层中沿与第一和第二信号相同的方向传播并且具有与第一和第二声信号的差相等的频率。该第三信号在反射后在相同的钻孔中或在透射后在另一钻孔中被接收并被分析以确定关于岩层的信息。沿一些方位角和倾角方向产生的第三信号的记录也提供了岩层的3D图像、关于岩层3D分布的信息和流体性质和地层动态声学非线性的指示。

主权项

一种在被钻孔穿透的岩层中产生声能量束的方法，该方法包括：通过第一多个传感器以第一频率产生第一声束信号；通过第二多个传感器以不同于第一频率的第二频率产生第二声束信号，所述第一多个传感器和所述第二多个传感器被布置成一模式以使得所述第一声束信号和所述第二声束信号基本共线，所述第一声束信号和所述第二声束信号被布置为在所述钻孔外部的岩石体积中共线混合以便在岩层中产生准直第三声束，所述准直第三声束以基本等于所述第一频率和所述第二频率之差的频率在与所述第一声束和所述第二声束的方向相同的方向上传播超出混合体积，其中所述准直第三声束的频率在500Hz与10kHz之间；经过所述岩层通过一个或多个接收器接收所接收的信号，所述所接收的信号是由在所述准直第三声束传播经过所述岩层时所述准直第三声束被所述岩层中的不均匀处反射或反向散射产生的；以及分析该接收的信号来确定关于岩层的信息。