(57)【要約】ダウンホール検層ツールが、音響層評価と貯水特性解析を容易にするための変更されたヘルムホルツ共鳴機を備える。共鳴機は、共鳴キャビティ中の流体の音速と粘性の計算を許容する。流体中の気泡の存在も検出される。変更されたヘルムホルツ共鳴機は、共鳴機キャビティを通って流体が流れるように少なくとも２つの開口部を含む。流体が共鳴キャビティを通って流れるため、局所的な流体が、例えばダウンホールの温度、圧力、および層からの気体の流入のような局所的な条件の下で測定される。更に、変更されたヘルムホルツ共鳴機は、少なくとも幾つかの音響検層ツールに利益のある周波数またはその近傍の音響信号を用いる。【選択図】図１
2010531429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下層の分析を容易にする装置であって、
ヘルムホルツキャビティを通って流体を流す少なくとも２つの開口部を有する、所定の体積と形状のヘルムホルツキャビティを形成する少なくとも１つの壁と、
ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って音響信号を伝達する音源と、
ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝達された音響信号を受信する音響受信機と、を含む装置。
【請求項２】
音響信号が１０ｋＨｚより低い周波数を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
更に、音響受信機からの音響信号に対応して、流体の少なくとも１つの特徴を計算し、メモリ内に蓄積する制御ユニットを含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
特徴が音速である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
特徴が流体粘度である請求項３に記載の装置。
【請求項６】
特徴が気泡の存在である請求項３に記載の装置。
【請求項７】
流体が層流体である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
流体が掘削孔の泥である請求項１に記載の装置。
【請求項９】
更に、ヘルムホルツキャビティを通って流体を流すためのポンプを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
更に、ヘルムホルツキャビティを通って流体を流すための流入スコップを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
地下層の分析を容易にする方法であって、
少なくとも２つの開口部を有する、所定の体積と形状のヘルムホルツキャビティを通って流体を流す工程と、
音源を用いて、キャビティ中の流体を通って音響信号を伝達する工程と、
音響受信機を用いて、キャビティ中の流体を通って伝達された音響信号を受信する工程と、を含む方法。
【請求項１２】
音響信号１０ｋＨｚより低い周波数を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、音響受信機からの音響信号に応じて、少なくとも１つの流体の特徴を計算し、メモリに蓄積する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
特徴が音速である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
特徴が流体粘度である請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
特徴が気泡の存在である請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
流体が層流体である請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
流体が掘削孔の泥である請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
更に、キャビティを通って流体をポンピングする工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
更に、キャビティを通って流体を流すための流入スコップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
層の分析を容易にするデバイスであって、
ヘルムホルツキャビティを通って流体を流す少なくとも２つの開口部を有する、所定の体積と形状のヘルムホルツキャビティを形成する少なくとも１つの壁と、
ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って音響信号を伝達する音源と、
ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝達された音響信号を受信する音響受信機と、を含み、
音響受信機が少なくとも１つの制御ユニットに通信接続され、層の分析を容易にするデバイス。
【請求項２２】
制御ユニットが音響受信機からの音響信号に応じて、少なくとも１つの流体の特徴を計算し、メモリに蓄積する請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
流体が掘削孔の泥である請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２４】
流体が層流体である請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２５】
更に、ヘルムホルツキャビティを通る流体の流れを容易にする１またはそれ以上の流通装置を含む請求項２１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に地下層の分析に関し、特に層評価と貯水特性の音響検層作業を容易にするためのダウンホール流体の音速の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線（wireline）および掘削検層（logging-while-drilling:LWD）ツールは、掘削孔（borehole）を囲む層の物理的、化学的、および構造的な特徴を測定するために使用される。例えば、検層ツール（logging tool）により集められたデータは、地層学、岩石学、および鉱物学的に層を解釈するのに使用できる。一般に検層ツールは、音響、電磁気、または光信号を出し、その応答を測定する。音響検層ツールの場合、受けた音響エネルギの大きさ、位相、および速度の変化が、層の特徴付けに使用される。初期世代の音響検層ツールは、ヘッドウエイブ（head wave）から層の圧縮および剪断速度を引き出す。この結果、それらの検層ツールは泥速度（mud speed）の知識を必要としない。より新しい世代の音響検層ツールは、スタンレー、双極子、四重極モードのような音響モード伝搬を用いる。音速（およびその逆数、音の遅さ）は、それらのモードの特性に影響する。特に、それらのモードの伝搬特性は、層速度、掘削孔の泥速度、および他のパラメータに依存する。このように、層速度（formation speed）の正確な測定を得るためには、泥音速（mud sound speed）を独立して正確に表示することが望まれる。
【０００３】
流体の音速を測定する技術は公知である。掘削孔環境の外部では、様々な音速測定器機が得られる。しかしながら、表面で泥を調査することにより、泥音速を測定することで得られた結果は比較的不正確である。なぜならば、掘削孔の泥の音速は、その構成要素、温度、および圧力の関数である。この結果、速度は深さおよび時間で変化し、表面に伝搬される間に変化する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、地下層の分析を容易にするための装置に関し、所定の体積のヘルムホルツキャビティを規定する少なくとも１つの壁と、そのキャビティを通って流体が流れるようにする少なくとも２つの開口部を有する形状を含む。更に、この装置は、音響信号をキャビティ中の流体を通って伝えることができる音源と、キャビティ中の流体を通って伝えられた音響信号を受ける音響受信機とを含むことができる。
【０００５】
本発明の他の具体例では、地下層の分析を容易にするための方法が、所定の体積で２つの開口部を有する形状のヘルムホルツキャビティを通って流体を流す工程を含む。更にこの方法は、音源を用いて音響信号をキャビティ中の流体を通って伝える工程と、音響受信機を用いてキャビティ中の流体を通って伝えられた音響信号を受ける工程と含んでも良い。
【０００６】
本発明の１つの長所は、有線および掘削検層ツールの双方を用いて、掘削孔流体の音響測定がその場で行えることである。掘削孔流体のその場測定は、測定される流体が局所的であるため、測定位置での音速を表すようになる。更に、例えば測定時の温度、圧力、および層ガス流入のような位置の雰囲気条件に流体が晒されるため、測定精度は更に向上する。
【０００７】
本発明の他の特徴は、測定が可聴周波数で得られることである。例えば、少なくとも幾つかの本発明の具体例で得られた測定は、例えば１ｋＨｚから１０ｋＨｚより低い可聴検層に利益のある周波数範囲で行われる。この結果、散乱により誤差は低減され、音響検層ツールが測定する周波数またはその近傍で、泥速度のより正確な計算が行える。
【０００８】
本発明のいくつかの具体例は、所望の周波数において、流体音速の正確な測定に加えて他の特徴を提供する。特に、本発明の幾つかの具体例は、掘削孔の泥の粘度を共鳴線質係数（resonance quality factor）から測定し、また気泡の存在を検出するために用いることができる。
【０００９】
本発明は、地下層の分析を容易にする装置に関する。装置は、所定の体積のヘルムホルツキャビティを規定する少なくとも１つの壁と、そのヘルムホルツキャビティを通って流体が流れるようにする少なくとも２つの開口部を有する形状を含む。更に、この装置は、音響信号をヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝えることができる音源と、ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝えられた音響信号を受けることができる音響受信機とを含むことができる。
【００１０】
本発明の他の形態では、音響信号は、１０ｋＨｚより低い周囲数を有する。装置は、音響受信機からの音響信号に応答して、流体の少なくとも１つの特徴を計算しメモリに蓄積するための制御ユニットを含む。ここで、この特徴は、音速、流体粘度、または気泡の存在を含む。更に、流体は、層流体および／または掘削孔泥であっても良い。
【００１１】
本発明の他の具体例では、装置は更に、ヘルムホルツキャビティ中を通る流体の流れを容易にするためのポンプを含んでも良い。装置は更に、ヘルムホルツキャビティ中を通る流体の流れを容易にするためのスコップを含んでも良い。
【００１２】
本発明の他に具体例では、本発明は、地下層の分析を容易にする方法を含む。この方法は、所定の体積で少なくとも２つの開口部を有する形状のヘルムホルツキャビティを通って流体を流す工程と、次に音源を用いてキャビティ中の流体を通って音響信号を伝達する工程とを含む。この方法は更に、音響受信機を用いて、キャビティ中の流体を通って伝達される音響信号を受信する工程を含む。
【００１３】
本発明の具体例では、音響信号は１０ｋＨｚより低い周波数を有しても良い。この方法は更に、音響受信機からの音響信号に応答して、流体の少なくとも１つの特徴を計算しメモリに蓄積する工程を含む。ここで、この特徴は、音速、流体粘度、または気泡の存在を含む。更に、流体は、層流体および／または掘削孔泥であっても良い。
【００１４】
本発明の具体例では、この方法は、キャビティを通って流体をポンピングする（汲み出す）工程を含む。この方法は、更に、キャビティを通る流体の流れを容易にするための、流入物のすくい出し工程（step of an inflow scoop）を含んでも良い。
【００１５】
本発明の他の具体例では、本発明は、層の分析を容易にするデバイスを含む。このデバイスは、所定の体積のヘルムホルツキャビティを規定する少なくとも１つの壁と、そのヘルムホルツキャビティを通って流体が流れるようにする少なくとも２つの開口部を有する形状を含む。更に、このデバイスは、音響信号をヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝えることができる音源を含む。更に、このデバイスは、ヘルムホルツキャビティ中の流体を通って伝えられた音響信号を受けることができる音響受信機を含む。最後に、層の分析を容易にするために、少なくとも１つの制御ユニットに接続される音響受信機を含んでも良い。
【００１６】
本発明の一の具体例では、デバイスは、音響受信機からの音響信号に応答して、流体の少なくとも１つの特徴を計算しメモリに蓄積するための制御ユニットを含む。更に、流体は、層流体および／または掘削孔泥であっても良い。
【００１７】
本発明の一の具体例では、デバイスは更に、ヘルムホルツキャビティを通って流体を流すのを容易にする１またはそれ以上の流体デバイスを含んでも良い。
【００１８】
更に、本発明の長所および特徴は、添付の図面と関連して、以下の詳細な説明からよりいっそう明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明は、詳細な説明中で更に説明される。これに続く図面では、本発明の具体例を、限定しない例示的な方法で、代表的な複数の図面を参照する。多くの図面を通して、同一の参照符号は、同じ部分を示す。
【００２０】
【図１】本発明の具体例にかかる、層評価と貯水特性解析を容易にするためのヘルムホルツ共鳴機を用いる音響検層ツールを示す。
【図２】本発明の形態にかかる、基本的なヘルムホルツ共鳴機の模式図を示す。
【図３】本発明の形態にかかる、変更されたヘルムホルツ共鳴機の模式図を示す。
【図４】本発明の形態にかかる変更されたヘルムホルツ共鳴機を用いた泥音速の測定を含むワイヤライン検層のために取り付けられる音響検層ツールの具体例を示す。
【図５】本発明の形態にかかる変更されたヘルムホルツ共鳴機を用いた泥音速の測定を含むワイヤライン検層のために取り付けられる音響検層ツールの具体例を示す。
【図６】本発明の形態にかかる変更されたヘルムホルツ共鳴機を用いた泥音速の測定を含む掘削検層のために取り付けられる音響検層ツールの具体例を示す。
【図７】本発明の形態にかかる変更されたヘルムホルツ共鳴機を用いた泥音速の測定を含む掘削検層のために取り付けられる音響検層ツールの具体例を示す。
【図８】本発明の形態にかかる泥音速の測定のために変更されたヘルムホルツ共鳴機が使用された代わりの具体例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで示される特徴は、本発明の具体例の具体的な議論のために例示され、本発明の原理と概念的形態の開示の、最も有用で理解される記載と信じられるように表される。これについて、本発明の基本的理解に必要とされる以上に詳細には、本発明の細部の構造について示していない。図面を伴う説明は、当業者にとって、本発明の多くの形態をどのように実現するか明らかであろう。更に、多くの図面において、同じ参照符号や名称は同じ要素を示す。
【００２２】
本発明は、地下層の分析を容易にする装置に関する。この装置は、所定の体積のヘルムホルツキャビティを規定する少なくとも１つの壁と、そのキャビティを通って流体が流れるようにする少なくとも２つの開口部を有する形状と、音響信号をキャビティ中の流体を通って伝えることができる音源と、キャビティ中の流体を通って伝えられた音響信号を受ける音響受信機とを含む。
【００２３】
図１を参照すると、ツールストリング（ツールとも呼ばれる）（１００）が、掘削孔（１０２）を囲む層の物理的、化学的、および構造的な特徴を測定するために使用される。このツールストリングは、有線掘削ツールストリングまたは掘削検層ストリングの一部であり、表面に配置される制御ユニット（１０４）に応答して使用される。制御ユニット（１０４）は、また、メモリ中に保持された貯水モデルを参照してデータ分析する。ツールストリング（１００）は、（有線ツールに対しては切削ケーブルで、またはＬＷＤツールに対してはドリルパイプストリングで）、制御ユニット（１０４）に接続される。ツールストリング（１００）は、掘削孔中を降下させて、層に関する物理的特性を測定し、この層は、一般的には、不浸透性層（１０８）に隣接する貯水層（１０６）や、表土（１１０）を形成する多くの他の層を含む。ツールで集められたデータは、有線ツールやＬＷＤ遠隔測定法を介して、リアルタイムで制御ユニットに送られても良い。
【００２４】
ツールストリング（１００）は、流体中の音速を測定するような機能を行うための変更されたヘルムホルツ共鳴機に取り付けられる。例えば、変更されたヘルムホルツ共鳴機は、泥音速や層流体音速を測定するのに使用される。他の使用は、他の物の中で、流体粘度の測定および気泡の存在の検出を含む。変更されたヘルムホルツ共鳴機の操作を評価するために、基本的なヘルムホルツ共鳴機の操作の原理を参照するのが有用である。
【００２５】
図２を参照すると、基本的なヘルムホルツ共鳴機は、所定の体積Ｖのキャビティを形成する固い壁（２００）と、面積Ｓの１つの開口部（２０６）を有する長さＬのネック（２０４）を含む。基本的な共鳴機は、スプリング・アンド・マス（spring-and-mass）システムとしてモデル化され、マス（体積）はユニットとしてネック（２０４）中を動く流体を表し、スプリングはキャビティ（２０２）内の流体の均一な圧縮および拡張を表す。この集中要素表現は適当である。なぜなら、共鳴周波数は低く、即ち、流体媒体中の波長λはＬ、Ｓ１／２、およびＶ１／３に比較してずっと（一桁以上）大きいからである。非粘性流体と仮定した場合の、共鳴周波数ω０、および鋭さ（sharpness）ＱＲの導出は、以下のように表される。
【００２６】
2010531429.tif 000003
（式１）
【００２７】
ここで、
Ｌ’＝Ｌ＋１．７ａ
であり、Ｌ’は、外方端部がフランジと仮定した場合のネック（２０４）の実効長さであり、「ａ」は開口部（２０６）の変形である。開口部のフランジでない外方端部を有する場合、「追加される長さ」は１．５ａとなる。流体の音速ｃは、式２に示されるように、流体の密度ρや圧縮度βに関連する。
【００２８】
2010531429.tif 000004
（式２）
【００２９】
式１から、共振周波数にとって、流体に関する唯一のパラメータはその音速であることが明らかである。他のパラメータは、共鳴機の形状により規定される。更に、共鳴機のキャビティ部分の唯一の関連パラメータは、その体積である。長い波長条件であるため、キャビティの外形は特に問題ではない。
【００３０】
共鳴の鋭さは、エネルギ消散に依存する。共鳴機の開口部における、流体マスのピストン状振動運動により、音響的な放射が形成され、放射制御された線質係数（quality factor）ＱＲとなる。
【００３１】
2010531429.tif 000005
（式３）
【００３２】
ＱＲは流体媒体から独立であり、共鳴機の形状のみに依存する。
【００３３】
式４は、ネック壁に対するピストン状流体運動により、ネックでの粘性の消散を表す。粘性スキン深さを開口部の半径に比べてすっと小さいと仮定すると、粘性制御された線質係数ＱＶは以下のように導かれる。
【００３４】
2010531429.tif 000006
（式４）
【００３５】
ここで、δは、（２ν／ω）１／２で規定される粘性スキン深さであり、νおよびωはそれぞれ共鳴の動的粘性および角周波数を示す。
【００３６】
放射および粘性消散の両方を考慮する、全体の線質係数Ｑ（Ｒ＋ν）は、以下のように表される。：１／Ｑ（Ｒ＋ν）＝ＱＲ＋Ｑν
掘削泥のような流体の音速は、その構成、温度、および圧力の関数であるため、少なくとも幾つかのダウンホール流体中で音速を測定するために重要な条件は、試料となる流体が部分的、即ち所定の位置から得られ、そこ位置の条件に晒されたままであることである。しかしながら、所定の配置で複数の測定をするために、共鳴機が使用できることが望まれる。これらの条件は、基本的なヘルムホルツ共鳴機の形状の使いやすさを制限する。なぜならば、部分的な液体を、繰り返し、信頼できるように、キャビティ（２０２）から排出し再充填することは困難だからである。
【００３７】
図３は、ダウンホール流体中で音速を測定するための、変更されたヘルムホルツ共鳴機の模式的な概略図である。変更された共鳴機は、所定の体積Ｖのキャビティ（３０２）を形成する壁（３００）を含む。基本的な共鳴機（図２）とは異なり、変更された共鳴機は、（一定である必要はない）面積Ｓの、少なくとも２つの開口部（ａｋａポート）（３０４、３０６）を含み、流体がキャビティを通って流れるようにし、これによりキャビティ内に部分的な流体の存在を維持する。それぞれの開口部（３０４、３０６）は、（一定である必要はない）所定の長さＬのそれぞれのネック（３０８、３１０）に接続されている。それぞれの開口部は、流体の入口または出口のいずれかとして働く。開口部は、ツールデザインや動作に便利で、共鳴キャビティ（３０２）を通って流体が流れやすいように、異なる軸で放射位置に配置されても良い。示された例では、２つのポート（３０４、３０６）は同一かつ対称に、キャビティ（３０２）の対向する側面に配置されている。２つの開口部（３０４、３０６）中の流体は位相で振動し、振動周期の半分で流体が内方に向かって加圧されるように動き、振動周期の他の半分で流体が外方に向かって拡張されるように動く。
【００３８】
対称な２口の変更されたヘルムホルツ共鳴機は、スプリングの対向する端部にそれぞれ取り付けられた２つの同一マスを有するスプリングとして表わすことができる。図示された共鳴機の共鳴周波数は、式５のように導かれる。
【００３９】
2010531429.tif 000007
（式５）
【００４０】
ここで、ＳおよびＬ’は、開口部の面積とネックの実効長さである。共鳴周波数ω０，２ｐｏｒｔは、キャビティ中の流体を通って音響信号を伝達し、受信機で信号を測定することで決定される。特に、共鳴周波数はピーク動力伝達の周波数である。面積Ｓと長さＬが既知であるため、測定された共鳴周波数は、音速ｃの解を与える。
【００４１】
１つの口の共鳴と、２つの口の共鳴との間の比較は意味をなさない。他が同一寸法の、２つの口の共鳴周波数の、１つの口の共鳴周波数に対する比は、√２である。共鳴機の線質係数は、それぞれの期間における、消散エネルギに対する蓄積エネルギの比に比例する。２つの口のそれぞれにおいて、放射消散（radiation dissipation）と粘性消散（viscous dissipation）の、ネック中で動く流体の動的エネルギに対する比は、１つの口の形状の場合と同様である。このように、２つの口の共鳴のＱＲおよびＱνは、１つのそれと同じである。
【００４２】
2010531429.tif 000008
（式６）
【００４３】
2010531429.tif 000009
（式７）
【００４４】
図４および図５は、有線掘削ツールストリング中で使用するために取り付けられる変形されたヘルムホルツ共鳴機の一の具体例を示す。共鳴機は、図５において、図４の５−５の縦断面として表される。外壁（４００）は掘削孔中に共鳴機を容易に挿入するための、円筒形状を形成する。図示された方向にツールが移動することにより、第１開口部（４０２）は、掘削孔の泥の流入を可能にし、第２開口部（４０４）は、掘削孔の泥の流出を可能にする。流れを生じるこのツールの動きは、反対方向へのツールの移動により逆転する。キャビティを通る泥の流れは、ポンプ（４０６）またはポンプと移動の組み合わせでも行える。共鳴キャビティ（４１０）は、開口部（４０２、４０４）近傍のネック（４０７）により形成される。デバイスは流体の自由境界（free field）ではなく、開口部は単純なフランジや非フランジ形状ではなく、図５のネックの実効長さＬ’は、既知の音速の流体を用いて調整される。共鳴キャビティ（４１０）を通って配置される心棒（４０８）は、共鳴機の対向する端部でツールのセグメントに接続される。心棒は、機械的強度を増し、電気および光ケーブルの導管として使用される。図示された具体例は１つのキャビティ（４１０）を有し、即ち、心棒はキャビティの部分を分離せず、または複数のキャビティを形成しないことは留意すべきである。音源（４１２）および音響受信機（４１４）は、キャビティの内壁の上に配置される。トランスデューサはキャビティの内壁のいずれかに配置してもよいことを留意すべきである。
【００４５】
音源（４１２）は、周波数範囲をスイープする信号を送る。ヘルムホルツ共鳴周波数は、受信された音響信号から特定され、続いて共鳴機中の流体の音速が、既知の共鳴形状パラメータを用いて、式５に基づいて導き出される。特に、受信機は電圧を出力し、その大きさや位相は、共鳴周波数や線質係数Ｑを計算するために使用される。共鳴周波数ω０，２ｐｏｒｔは、ピーク動力の周波数であり、線質係数は共鳴周波数と帯域幅の比であり、帯域幅は電力周波数の半分の間隔（half power frequency span）で規定される。一般に共鳴で見られるように、音源に関連して、受信した信号の位相角は、電力周波数帯域の半分を横切って９０度変化する。以下により詳細に述べるように、掘削孔の流体粘度も計算される。
【００４６】
図６および図７は、ＬＷＤツールストリング（６００）に使用するために取り付けられた変更されたヘルムホルツ共鳴機の具体例を示す。図６に示される断面７−７が、図７に示される。図７は、図６の１つの断面中に２つの共鳴機を描く。しかしながら、重複測定や２つの異なる周波数測定を行うために２つの共鳴機が使用されるが、１つの共鳴機が機能的なデバイスを提供できることを留意すべきである。図７を参照して、２つの同軸円（５０２ａ、５０２ｂ）は、ドリルカラーのＯＤおよびＩＤを表す。ツールが時計回りに回転した場合、第１および第２の開口部（５０４）は、掘削孔の泥を流入させ、第３および第４の開口部（５０６）は、掘削孔の泥を流出させる。開口部（５０４、５０６）は同軸上に有る必要はないことを留意すべきである。キャビティ（５０８）を通る泥流は、掘削孔中のツールの回転運動により誘起される。特に、例えばスタビライザフィン（５００）やスコップ（５１０）のような１またはそれ以上の流通デバイスは、共鳴キャビティを通って流体が流れるのを促進するのに使用される。音源（５１４）と音響受信機（５１６）は、それぞれのキャビティの内壁に配置される。音源は周波数の範囲をスイープする信号を送る。ヘルムホルツ共鳴周波数は、受信された音響信号から特定され、続いて共鳴機中の流体の音速が、上述のように導き出される。
【００４７】
再び本発明の具体例にかかる図１を参照すると、ツールは、掘削孔中の気泡の存在を検出するために使用されても良い。掘削孔の環境では、例えば、位置（１１２）のような層の特定の位置から気泡がしばしば放出される。気泡は掘削孔の泥と共に流れ、泥と共に溶液に入る。気泡を有する掘削孔流体と気泡を有さない掘削孔流体との間の、大きな圧力に違いから、試料のヘルムホルツ共鳴周波数は、共鳴期中の気泡の存在によって十分に影響される。この影響は、変則な音速測定となる。変則な測定を、測定時のツールの位置に関連させることにより、気体流入の位置が特定される。ツールの大きな変更には、この特徴には必要とならない。
【００４８】
上述の具体例では、所定の共鳴機と泥に対して、泥速度は１の周波数、つまりヘルムホルツ共鳴周波数で測定される。しかしながら、個々の共鳴機はサイズが小型化され構造が単純化されるため、代わりの具体例では、泥の複数の周波数での測定は、多くの形状や寸法の複数の共鳴機により得られる。
【００４９】
本発明の具体例では、含まれた測定手続は、音源信号を指定された範囲をスイープする工程と、音源周波数と同じ周波数の受信信号を検出する工程と、測定された信号の大きさ、位相、または両方に基づいて共鳴周波数とＱを特定し、自動回路が、共鳴周波数を追跡し泥速度を観測するように設計される工程とを含む。例えば、代わりの具体例は、気体特性を観察するのに特に有用である。
【００５０】
図８を参照すると、変更されたヘルムホルツ共鳴機は、層流体の音速を測定するのに使用される。この具体例では、ツール（８００）は、掘削孔壁（８０１）を通って層の中に挿入される管（８０２）を含む。層流体は、例えば層流体と管の間の圧力差に応じて続いて管中に入る。層流体は、管を通って変更されたヘルムホルツ共鳴機（８０４）の中に入る。共鳴機は、分離するために、１または双方の開口部にバルブを備えても構わない。共鳴機中の層流体の音速は、上述の技術で得られる。異なった位置での層流体の連続測定が、層流体の先の試料を流体ホルダ（８０６）中に、または直接掘削孔中に降ろすことにより行われる。共鳴機（８０４）の寸法は、掘削孔流体の音速を測定するための共鳴機より小さくてもよく、もしそうであれば、周波数は相応してより高くなる。しかしながら、上述と同じ原理および考え方が適用される。
【００５１】
前述の具体例は単に説明目的で示され、本発明の限定と解釈すべきでないことは留意すべきである。本発明は具体例を参照しながら説明したが、ここで使用された用語は、限定するための用語よりむしろ説明や例示するための用語であることを理解すべきである。変形は、上述のように、修正したように、添付の請求の範囲の範囲内で、その形態において、本発明の範囲や精神から離れることなく行うことができる。本発明はここでは特定の手段、材料、および具体例と関連して述べたが、本発明は、ここで記載された特定物を限定することを意図するものではなく、むしろ、添付の請求の範囲内にあるような、機能的に均等な全ての構造、方法、および使用に拡張される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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