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MX338929B

System and method for sonic wave measurements using an acoustic beam source.

Abstract

A method and system for investigating structure near a borehole are described herein. The method includes generating an acoustic beam by an acoustic source; directing at one or more azimuthal angles the acoustic beam towards a selected location in a vicinity of a borehole; receiving at one or more receivers an acoustic signal, the acoustic signal originating from a reflection or a refraction of the acoustic wave by a material at the selected location; and analyzing the received acoustic signal to characterize features of the material around the borehole.

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  1. 1
    CLAIMS REIVINDICACIONES IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO tHE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE tHE THE INDUSTRIAL PROPERTY Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:Having described the invention as above, the content of the following claims is claimed as property: 1. Un método para investigar la unión de cemento o la estructura de una formación rocosa cerca de un pozo, caracterizado porque comprende: one. A method of investigating the cement bond or structure of a rock formation near a well, characterized in that it comprises: generar una haz acústico colimado mediante una fuente de haz acústico, el haz acústico colimado que tiene una frecuencia en el intervalo de frecuencia entre aproximadamente 15 kHz y 120 kHz;generating a collimated acoustic beam by an acoustic beam source, the collimated acoustic beam having a frequency in the frequency range between about 15 kHz and 120 kHz;directing at one or more azimuth angles and at one or more inclination angles the collimated sound beam to a selected location in the vicinity of a well;dirigir en uno o más ángulos acimutales y en uno o más ángulos de inclinación el haz acústico colimado hacia una ubicación seleccionada en una vecindad de un pozo;receiving, in an acoustic detector comprising a two-dimensional array of receiver elements, an acoustic signal, the acoustic signal originating from a reflection, refraction, or surface wave propagation, or any combination thereof, of the beam acoustic collimated by a material at the selected location in an azimuth angular range, each receiver element in the two-dimensional array of receiver elements that is configured to receive a portion of the acoustic signal corresponding to a portion of the azimuth angular range, the two-dimensional array of receiver elements recibir, en un detector acústico que comprende un arreglo bidimensional de elementos receptores, una señal acústica, la señal acústica que se origina a partir de una reflexión, una refracción, o una propagación de onda superficial, o cualquier combinación de las mismas, del haz acústico colimado mediante un material en la ubicación seleccionada en un intervalo angular acimutal, cada elemento receptor en el arreglo bidimensional de elementos receptores que se configura para recibir una porción de la señal acústica que corresponde a una porción del intervalo angular acimutal, el arreglo bidimensional de elementos receptores IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO Dt INDUSTRIAL PROPERTY that is placed on a surface of a cylindrical member that separates to provide a space between the nearby receiving elements, the two-dimensional array of receiving elements comprising a piezoelectric film;and analyze the acoustic signal received to characterize the characteristics of the material around the well. INSTITUTO MEXICANO Dt LA PROPIEDAD INDUSTRIAL que se coloca en una superficie de un miembro cilindrico que se separa para proporcionar un espacio entre los elementos receptores cercanos, el arreglo bidimensional de elementos receptores que comprende una película piezoeléctrica;y analizar la señal acústica recibida para caracterizar las características del material alrededor del pozo.
  2. 2
    The method according to claim 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la generación del haz acústico colimado comprende transmitir una primera onda acústica y una segunda onda acústica en un medio acústicamente no lineal para producir el haz acústico colimado mediante un proceso mezclador no lineal, en donde el haz acústico colimado se propaga a través del medio no lineal en una misma dirección como una dirección inicial de la primera y segunda onda acústica y tiene una frecuencia igual a una diferencia entre una frecuencia de la primera onda acústica y una frecuencia de la segunda onda acústica. 1, characterized in that the generation of the collimated acoustic beam comprises transmitting a first acoustic wave and a second acoustic wave in an acoustically non-linear medium to produce the collimated acoustic beam by means of a non-linear mixing process, where the collimated acoustic beam propagates through the non-linear medium in the same direction as an initial direction of the first and second acoustic waves and has a frequency equal to a difference between a frequency of the first acoustic wave and a frequency of the second acoustic wave.
  3. 3
    The method according to claim 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el medio no lineal incluye uno o más de una mezcla de líquidos, un sólido, un material granular, microesferas incrustadas, o una emulsión. 2, characterized in that the non-linear medium includes one or more than a mixture of liquids, a solid, a granular material, embedded microspheres, or an emulsion.
  4. 4
    El método de conformidad con la reivindicación Four. The method according to claim 1, caracterizado porque la generación del haz acústico colimado comprende generar el haz acústico colimado 1, characterized in that the generation of the collimated acoustic beam comprises generating the collimated acoustic beam IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL utilizando una pluralidad arreglo. MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY using a plural arrangement. de transductores arreglados en un of transducers arranged in a
  5. 5
    The method according to claim 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la dirección del haz acústico colimado comprende dirigir el haz acústico colimado utilizando un dispositivo de guía direccionador. 1, characterized in that the direction of the collimated acoustic beam comprises directing the collimated acoustic beam using a targeting guide device.
  6. 6
    The method according to claim 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la dirección del haz acústico colimado comprende utilizar un dispositivo de enfoque que incluye un reflector acústico, una lente acústica o ambos. 5, characterized in that the direction of the collimated acoustic beam comprises using a focusing device that includes an acoustic reflector, an acoustic lens, or both.
  7. 7
    The method according to claim 7. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además codificar el haz acústico colimado con un código que varía en el tiempo al introducir un componente que varía en el tiempo que incluye uno o más de un chirrido o barrido de frecuencia a una de la primera y la segunda señal acústica. 2, characterized in that it further comprises encoding the collimated acoustic beam with a time-varying code by introducing a time-varying component that includes one or more of a chirp or frequency sweep to one of the first and second acoustic signals. .
  8. 8
    The method according to claim 8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque los componentes que varían en el tiempo comprenden una variación en amplitud, frecuencia o fase, o cualquier combinación de las mismas. 7, characterized in that the components that vary in time comprise a variation in amplitude, frequency or phase, or any combination thereof.
  9. 9
    The method according to claim 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los componentes que varían en el tiempo comprenden una variación en amplitud, frecuencia o fase, o cualquier combinación de las mismas. 8, characterized in that the components that vary in time comprise a variation in amplitude, frequency or phase, or any combination thereof. IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO MEXICAN INSTITUTE DE LA PROPIEDAD Oto/ΛϋβΓ OF THE PROPERTY Oto / ΛϋβΓ INDUSTRIAL - INDUSTRIAL -
  10. 10
    The method according to claim 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el análisis comprende analizar la señal acústica recibida después de que se ha reflejado o retrodispersado a partir de las carencias de homogeneidades en la formación rocosa o materiales que circundan el pozo, o ambos para generar una imagen que proporciona la información sobre la unión de cementación, varias fracturadas, u otros defectos. 1, characterized in that the analysis comprises analyzing the acoustic signal received after it has been reflected or backscattered from the lack of homogeneities in the rock formation or materials surrounding the well, or both to generate an image that provides information on the cement bonding, various fractures, or other defects.
  11. 11
    El método de conformidad con la reivindicación eleven. The method according to claim 1, caracterizado porque comprende además mover la fuente acústica y el detector acústico como un todo a lo largo de un eje de pozo. 1, characterized in that it further comprises moving the acoustic source and the acoustic detector as a whole along a shaft axis.
  12. 12
    The method according to claim 12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además mover el detector acústico de forma independiente de la fuente acústica a lo largo del eje de pozo. 1, characterized in that it further comprises moving the acoustic detector independently of the acoustic source along the shaft axis.
  13. 13
    The method according to claim 13 . El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además seleccionar un tamaño de los elementos receptores para lograr una resolución angular acimutal deseada de la señal acústica recibida entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 1, characterized in that it further comprises selecting a size of the receiving elements to achieve a desired azimuth angular resolution of the received acoustic signal between about 5 degrees and about 15 degrees.
  14. 14
    The method according to claim 14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además seleccionar de forma electrónica una pluralidad de elementos receptores en el arreglo bidimensional de elementos receptores para recibir la 1, characterized in that it further comprises electronically selecting a plurality of receiving elements in the two-dimensional array of receiving elements to receive the IMPI IMPI INSTITUTO MtXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL acoustic signal without rotating the two-dimensional array of receiving elements. INSTITUTO MtXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL señal acústica sin girar el arreglo bidimensional de elementos receptores.
  15. 15
    El método de conformidad con la reivindicación fifteen. The method according to claim 1, caracterizado porque la película piezoeléctrica comprende una película de difluoruro de polivinilideno (PVDF). 1, characterized in that the piezoelectric film comprises a polyvinylidene difluoride (PVDF) film.
  16. 16
    The method according to claim 16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además colocar la fuente acústica y el detector acústico dentro de un alojamiento y colocar el alojamiento dentro de un pozo. 1, characterized in that it further comprises placing the acoustic source and the acoustic detector within a housing and placing the housing within a well.
  17. 17
    The method according to claim 17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además mover la fuente acústica de forma independiente del detector acústico. 1, characterized in that it further comprises moving the acoustic source independently of the acoustic detector.
  18. 18
    The method according to claim 18. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además girar la fuente acústica, el detector acústico o ambos de forma acimutal alrededor de un eje de pozo. 1, characterized in that it further comprises rotating the acoustic source, the acoustic detector, or both azimuthically about a shaft axis.
  19. 19
    The method according to claim 19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la caracterización de las características del material alrededor del pozo comprende detectar una fractura en una sarta de cemento del pozo, un espacio entre la sarta de cemento y la formación rocosa, o un espacio entre la sarta de cemento y una sarta de metal del pozo, o cualquier combinación de los mismos con una resolución acimutal entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 1, characterized in that characterizing the material characteristics around the well includes detecting a fracture in a cement string from the well, a gap between the cement string and the rock formation, or a gap between the cement string and a borehole metal, or any combination thereof with an azimuth resolution between approximately 5 degrees and approximately 15 degrees. IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY
  20. 20
    El método de conformidad con la reivindicación twenty. The method according to claim 1, caracterizado porque la caracterización de las características del material alrededor del pozo comprende formar imágenes de capas del yacimiento, estratigrafía, fracturas o fallas, o cualquier combinación de las mismas con una resolución acimutal entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 1, characterized in that characterizing the material characteristics around the well comprises imaging the reservoir layers, stratigraphy, fractures or faults, or any combination thereof with azimuth resolution between about 5 degrees and about 15 degrees.
  21. 21
    El método de conformidad con la reivindicación twenty-one. The method according to claim 1, caracterizado porque la caracterización de las características del material alrededor del pozo comprende medir la velocidad compresional, velocidad de cizallamiento de la formación rocosa, o ambas con determinación del acimut. 1, characterized in that the characterization of the characteristics of the material around the well comprises measuring the compressional speed, the shear rate of the rock formation, or both with determination of the azimuth.
  22. 22
    The method according to claim 22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la caracterización de las características del material alrededor del pozo comprende detectar heterogeneidades detrás de las tuberías o canalizaciones. 21, characterized in that the characterization of the characteristics of the material around the well comprises detecting heterogeneities behind the pipes or pipes.
  23. 23
    2. 3. The method according to claim 23. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la caracterización comprende realizar análisis 3D de propiedades geomecánicas alrededor de pozos a partir del análisis de ondas de refracción y ondas Lamb para mejorar la caracterización de la zona de invasión y cualquier daño del pozo. 1, characterized in that the characterization includes performing 3D analyzes of geomechanical properties around wells from the analysis of refraction waves and Lamb waves to improve the characterization of the invasion zone and any damage to the well.
  24. 24
    The method according to claim 24. El método de conformidad con la reivindicación IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY 1, caracterizado porque la caracterización comprende realizar formación de imágenes 3D de la velocidad de la formación rocosa cerca del pozo utilizando análisis de refracción. 1, characterized in that the characterization comprises performing 3D imaging of the velocity of the rock formation near the well using refraction analysis.
  25. 25
    The method according to claim 25. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la caracterización comprende realizar mapeo 3D de fracturas a partir de reflexiones de llegadas lineales. 1, characterized in that the characterization involves performing 3D fracture mapping from linear arrival reflections.
  26. 26
    The method according to claim 26. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la caracterización comprende realizar mapeo 3D de permeabilidad y corteza de producción del yacimiento. 1, characterized in that the characterization comprises performing 3D mapping of permeability and crust of the reservoir's production.
  27. 27
    The method according to claim 27. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la generación del haz acústico colimado comprende generar un haz acústico colimado con pulsos gaussianos de código de fase en el menor intervalo de frecuencia entre aproximadamente 10 kHz y aproximadamente 30 kHz para penetración más profunda en la formación rocosa. 1, characterized in that the generation of the collimated acoustic beam comprises generating a collimated acoustic beam with phase-code Gaussian pulses in the smallest frequency range between about 10 kHz and about 30 kHz for deeper penetration into the rock formation.
  28. 28
    The method according to claim 28. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el análisis de la señal acústica recibida para caracterizar las características del material alrededor del pozo comprende realizar un análisis de tiempofrecuencia de la señal acústica recibida. 1, characterized in that the analysis of the received acoustic signal to characterize the characteristics of the material around the well comprises performing a time-frequency analysis of the received acoustic signal.
  29. 29
    The method according to claim 29. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque comprende además determinar un 28, characterized in that it further comprises determining a IMPI IMPI INSTITUID MEXICANO DE LA PROPIEDAD MEXICAN INSTITUTE OF PROPERTY INDUSTRIAL contenido de frecuencia de la señal acústica recibida como una función de tiempo para determinar las frecuencias que son prominentes en ciertos tiempos durante la propagación. INDUSTRIAL frequency content of the acoustic signal received as a function of time to determine the frequencies that are prominent at certain times during propagation.
  30. 30
    The method according to claim 30. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la elaboración del análisis de tiempo-frecuencia comprende realizar un análisis de transformada corta de Fourier (STFT). 28, characterized in that the elaboration of the time-frequency analysis comprises performing a short Fourier transform (STFT) analysis.
  31. 31
    The method according to claim 31. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la elaboración del análisis de tiempo-frecuencia comprende determinar una presencia de un espacio entre la sarta de cemento y la formación rocosa, o un espacio entre la sarta de cemento y una sarta de metal de un pozo, o cualquier combinación de las mismas con una resolución acimutal entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 28, characterized in that the elaboration of the time-frequency analysis involves determining a presence of a space between the cement string and the rock formation, or a space between the cement string and a metal string of a well, or any combination of they have an azimuth resolution between approximately 5 degrees and approximately 15 degrees.
  32. 32
    The method according to claim 32. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además dirigir el haz acústico colimado generado utilizando un dispositivo direccionador generalmente hacia abajo en una dirección de un eje de pozo por delante de una broca de perforación hacia una formación rocosa y detectar mediante el detector acústico una onda acústica reflejada a partir de una o más capas dentro de la formación rocosa. 1, characterized in that it further comprises directing the collimated acoustic beam generated using a targeting device generally downward in a direction from a well shaft ahead of a drill bit towards a rock formation and detecting by means of the acoustic detector an acoustic wave reflected from one or more layers within the rock formation.
  33. 33
    The method according to claim 33. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además determinar una 32, characterized in that it further comprises determining a IMPI) lucTiTin'n υννίΓ.ω,. ' IMPI) lucTiTin’n υννίΓ.ω, . ’ INSTITUTO MEXICANO DE LA PkOl'IEUAU INDUSTRIAL position of one or more layers based on the received reflected acoustic wave. INSTITUTO MEXICANO DE LA PkOl’IEUAU INDUSTRIAL posición de una o más capas con base en la onda acústica recibida reflejada.
  34. 34
    3. 4. The method according to claim 34. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además determinar una cantidad de inclinación de las una o más capas con base en una orientación del haz acústico colimado generado y la onda acústica recibida detectada. 32, characterized in that it further comprises determining an amount of inclination of the one or more layers based on an orientation of the generated collimated acoustic beam and the detected received acoustic wave.
  35. 35
    A system for investigating the cementation joint or rock formation structure near a well, characterized in that it comprises:35. Un sistema para investigar la unión de cementación o estructura de formación rocosa cerca de un pozo, caracterizado porque comprende: an acoustic source configured to generate a collimated acoustic beam and direct the collimated acoustic beam at one or more azimuth angles to a selected location in the vicinity of a well, the collimated acoustic beam having a frequency in the frequency range of approximately 15 kHz and 120 kHz;una fuente acústica configurada para generar un haz acústico colimado y dirigir el haz acústico colimado en uno o más ángulos acimutales hacia una ubicación seleccionada en una vecindad de un pozo, el haz acústico colimado que tiene una frecuencia en el intervalo de frecuencia entre aproximadamente 15 kHz y 120 kHz;an acoustic detector comprising a two-dimensional array of receiver elements, the two-dimensional array of receiver elements that is configured to receive an acoustic signal in an azimuth angular range, the acoustic signal that originates from a reflection, refraction, or propagation surface wave or a combination thereof, of the acoustic beam collimated by a material at the selected location, the two-dimensional array of receiving elements that are placed in a un detector acústico que comprende un arreglo bidimensional de elementos receptores, el arreglo bidimensional de elementos receptores que se configura para recibir una señal acústica en un intervalo angular acimutal, la señal acústica que se origina a partir de una reflexión, una refracción, o una propagación de onda superficial o una combinación de las mismas, del haz acústico colimado mediante un material en la ubicación seleccionada, el arreglo bidimensional de elementos receptores que se colocan en una IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO UE LA PSOPIEUAU MEXICAN INSTITUTE EU LA PSOPIEUAU INDUSTRIAL superficie de un miembro cilindrico que se separa para proporcionar un espacio entre elementos receptores cercanos, el arreglo bidimensional de elementos receptores que comprende una película piezoeléctrica, en donde cada elemento receptor en el arreglo bidimensional de elementos receptores se configura para recibir una porción de la señal acústica que corresponde a una porción del intervalo angular acimutal;INDUSTRIAL surface of a cylindrical member that separates to provide a space between nearby receiving elements, the two-dimensional array of receiving elements comprising a piezoelectric film, where each receiving element in the two-dimensional array of receiving elements is configured to receive a portion of the acoustic signal corresponding to a portion of the azimuth angular range;and a processor configured to perform data processing on the received signal to analyze the received acoustic signal to characterize the characteristics of the material around the well. y un procesador configurado para realizar procesamiento de datos en la señal recibida para analizar la señal acústica recibida para caracterizar las características del material alrededor del pozo.
  36. 36
    The system according to claim 36. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la fuente acústica comprende un medio no lineal que incluye uno o más de una mezcla de líquidos, un sólido, un material granular, microesferas incrustadas, o una emulsión. 35, characterized in that the acoustic source comprises a non-linear medium that includes one or more than a mixture of liquids, a solid, a granular material, embedded microspheres, or an emulsion.
  37. 37
    The system according to claim 37. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la fuente acústica comprende:un alojamiento;35, characterized in that the acoustic source comprises: a housing;a plurality of separate piezoelectric layers placed with the housing;and a non-linear medium that is filled between the plurality of layers, wherein each of the plurality of layers una pluralidad de capas piezoeléctricas separadas colocadas con el alojamiento;y un medio no lineal que se llena entre la pluralidad de capas, en donde cada una de la pluralidad de capas ΙΜΡΙ ΙΜΡΙ INSTITUTO MEXICAN. > MEXICAN INSTITUTE. > DE LA RSOPIEOAD INDUSTkEAX piezoeléctricas se configura para generar una onda acústica, y OF THE piezoelectric RSOPIEOAD INDUSTkEAX is configured to generate an acoustic wave, and en donde el medio no lineal y la pluralidad de capas de material piezoeléctrico tienen una impedancia de adaptación para mejorar una transmisión de la onda acústica generada mediante la pluralidad de capas a través de la pluralidad restante de capas para generar el haz acústico colimado. wherein the non-linear medium and the plurality of layers of piezoelectric material have a matching impedance to improve transmission of the acoustic wave generated by the plurality of layers through the remaining plurality of layers to generate the collimated acoustic beam.
  38. 38
    The system according to claim 38. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el alojamiento tiene una configuración cilindrica y, la pluralidad de capas piezoeléctricas se separan a lo largo de una longitud de la configuración cilindrica. 37, characterized in that the housing has a cylindrical configuration and, the plurality of piezoelectric layers are separated along a length of the cylindrical configuration.
  39. 39
    The system according to claim 39. El sistema de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque la configuración cilindrica tiene una base circular o una base poligonal. 38, characterized in that the cylindrical configuration has a circular base or a polygonal base.
  40. 40
    The system according to claim 40. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el medio no lineal comprende un fluido. 37, characterized in that the non-linear medium comprises a fluid.
  41. 41
    The system according to claim 41. El sistema de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el fluido comprende agua. 40, characterized in that the fluid comprises water.
  42. 42
    The system according to claim 42. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la capa piezoeléctrica comprende una película de difluoruro de polivinilideno (PVDF). 37, characterized in that the piezoelectric layer comprises a film of polyvinylidene difluoride (PVDF).
  43. 43
    The system according to claim 43. El sistema de conformidad con la reivindicación INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD MEXICAN INSTITUTE OF PROPERTY 37, caracterizado porque comprende además INUuñiAL genSTáaor eléctrico configurado para excitar de forma eleótJMóá át menos una capa piezoeléctrica en la pluralidad de capas piezoeléctricas para generar un pulso de onda acústica. 37, characterized in that it further comprises INUaiAL Electric geneSTaor configured to eleotically excite at least one piezoelectric layer in the plurality of piezoelectric layers to generate an acoustic wave pulse.
  44. 44
    The system according to claim 44. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque comprende además un generador eléctrico configurado para excitar de forma eléctrica la pluralidad de películas piezoeléctricas para generar una pluralidad de pulsos de ondas acústicas que se separan en el tiempo para formar un tren de pulsos de ondas acústicas. 37, characterized in that it further comprises an electrical generator configured to electrically excite the plurality of piezoelectric films to generate a plurality of acoustic wave pulses that separate in time to form a train of acoustic wave pulses.
  45. 45
    El sistema de conformidad con la reivindicación Four. Five. The system according to claim 44, caracterizado porque la pluralidad de pulsos de ondas acústicas separados se miden en el tiempo para que se sumen para generar el haz acústico colimado con una potencia sustancialmente igual a una suma de potencias de pulsos de ondas acústicas individuales en una salida de la fuente acústica. 44, characterized in that the plurality of separate acoustic wave pulses are measured over time to add up to generate the collimated acoustic beam with a power substantially equal to a sum of individual acoustic wave pulse powers at an output of the acoustic source .
  46. 46
    The system according to claim 46. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque comprende además un material absorbente acústico colocado en un primer extremo del alojamiento y una placa colocada en un segundo extremo del alojamiento opuesto al primer extremo, la placa que se selecciona a partir de un material que transmite sustancialmente la onda acústica en un intervalo acústico deseado de longitudes de onda. 37, characterized in that it further comprises an acoustic absorbent material placed at a first end of the housing and a plate placed at a second end of the housing opposite the first end, the plate which is selected from a material that substantially transmits the acoustic wave in a desired acoustic range of wavelengths. IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY
  47. 47
    The system according to claim 47. El sistema de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque una pared lateral del alojamiento se forma en capas con aislamiento acústico para impedir que la onda acústica se refleje de la pared lateral. 46, characterized in that a side wall of the housing is layered with sound insulation to prevent the sound wave from reflecting off the side wall.
  48. 48
    The system according to claim 48. El sistema de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque la placa se configura para colimar para obtener el haz acústico colimado. 46, characterized in that the plate is configured to collimate to obtain the collimated acoustic beam.
  49. 49
    The system according to claim 49. El sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque las capas piezoeléctricas se separan en partes iguales dentro del alojamiento. 37, characterized in that the piezoelectric layers separate in equal parts within the housing.
  50. 50
    El sistema de conformidad con la reivindicación fifty. The system according to claim 37, caracterizado porque el alojamiento, la pluralidad de capas piezoeléctricas y el medio no lineal se configuran para generar el haz acústico colimado. 37, characterized in that the housing, the plurality of piezoelectric layers and the non-linear medium are configured to generate the collimated acoustic beam.
  51. 51
    The system according to claim 51. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque comprende además una guía direccionadora configurada para dirigir el haz acústico colimado. 35, characterized in that it further comprises a directing guide configured to direct the collimated acoustic beam.
  52. 52
    The system according to claim 52. El sistema de conformidad con la reivindicación 51, caracterizado porque la guía direccionadora incluye un reflector acústico, una lente acústica, o ambos. 51, characterized in that the targeting guide includes an acoustic reflector, an acoustic lens, or both.
  53. 53
    The system according to claim 53. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para analizar la señal acústica recibida después de que se ha reflejado o retrodispersado a partir de las carencias de 35, characterized in that the processor is configured to analyze the acoustic signal received after it has been reflected or backscattered from the lack of IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPitüAD INDUSTRIAL homogeneidades en la formación rocosa o materiales que circundan el pozo, o ambas para generar una imagen que proporcione información sobre la unión de cementación, áreas fracturadas, u otros defectos. INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPitüAD INDUSTRIAL homogeneities in the rock formation or materials surrounding the well, or both to generate an image that provides information about the bonding of cementing, fractured areas, or other defects.
  54. 54
    The system according to claim 54. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque comprende además un controlador configurado para mover la fuente acústica y la pluralidad de receptores. 35, characterized in that it further comprises a controller configured to move the acoustic source and the plurality of receivers.
  55. 55
    The system according to claim 55. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el controlador se configura para mover los receptores de forma independiente de la fuente acústica o para mover la fuente acústica y los receptores como un todo a lo largo de un eje de pozo. 35, characterized in that the controller is configured to move the receivers independently of the acoustic source or to move the acoustic source and the receivers as a whole along a shaft axis.
  56. 56
    The system according to claim 56. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque se selecciona un tamaño de los elementos receptores para lograr una resolución angular acimutal deseada de la señal acústica recibida entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 35, characterized in that a size of the receiving elements is selected to achieve a desired azimuth angular resolution of the received acoustic signal between about 5 degrees and about 15 degrees.
  57. 57
    The system according to claim 57. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque comprende además un controlador configurado para seleccionar de forma electrónica uno o más elementos receptores en el arreglo bidimensional de elementos receptores para recibir la señal acústica sin girar los receptores. 35, characterized in that it further comprises a controller configured to electronically select one or more receiver elements in the two-dimensional array of receiver elements to receive the acoustic signal without rotating the receivers.
  58. 58
    The system according to claim 58. El sistema de conformidad con la reivindicación IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY 35, caracterizado porque la película piezoeléctrica comprende una película de difluoruro de polivinilideno (PVDF). 35, characterized in that the piezoelectric film comprises a polyvinylidene difluoride (PVDF) film.
  59. 59
    The system according to claim 59. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para caracterizar una fractura de una sarta de cemento del pozo, un espacio entre la sarta de cemento y la formación rocosa, o un espacio entre la sarta de cemento y una sarta de metal del pozo, o cualquier combinación de los mismos con una resolución acimutal entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 35, characterized in that the processor is configured to characterize a fracture of a cement string from the well, a gap between the cement string and the rock formation, or a gap between the cement string and a metal string from the well, or any combination thereof with azimuth resolution between approximately 5 degrees and approximately 15 degrees.
  60. 60
    The system according to claim 60. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura además para caracterizar las características del material alrededor del pozo al detectar heterogeneidades detrás de las tuberías o canalizaciones. 35, characterized in that the processor is further configured to characterize the characteristics of the material around the well by detecting heterogeneities behind the pipes or pipes.
  61. 61
    The system according to claim 61. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para realizar análisis 3D de propiedades geomecánicas alrededor de pozos a partir de análisis de ondas de refracción y ondas Lamb para mejorar la caracterización de la zona de invasión y cualquier daño del pozo. 35, characterized in that the processor is configured to perform 3D analysis of geomechanical properties around wells based on refraction wave and Lamb wave analysis to improve the characterization of the invasion zone and any well damage.
  62. 62
    The system according to claim 62. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para realizar formación de imágenes 3D de la velocidad de formación rocosa cerca del pozo utilizando análisis de 35, characterized in that the processor is configured to perform 3D imaging of the rock formation velocity near the well using analysis of IMPI IMPI INSTITUI TI MEXICANO DE LA MOPIEDAD INDUSTRIAL refracción INSTITUI TI MEXICANO DE LA MOPIEDAD INDUSTRIAL refracción
  63. 63
    The system according to claim 63. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para realizar mapeo 3D de fracturas a partir de reflexiones de llegadas lineales. 35, characterized in that the processor is configured to perform 3D fracture mapping from linear arrival reflections.
  64. 64
    The system according to claim 64. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la fuente acústica se configura para generar un haz acústico colimado de pulsos en el intervalo de frecuencia entre aproximadamente 15 kHz y 12 0 kHz para medir ondas guiadas y superficiales, y detectar cemento un espacio entre una sarta y un cemento en un pozo o un espacio entre el cemento y la formación rocosa, o ambos, con base en las ondas guiadas y superficiales medidas, con una resolución angular acimutal en el intervalo entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados. 35, characterized in that the acoustic source is configured to generate a collimated acoustic beam of pulses in the frequency range between approximately 15 kHz and 12 0 kHz to measure guided and surface waves, and to detect cement a space between a string and cement in a pit or a space between cement and rock formation, or both, based on measured surface and guided waves, with azimuth angular resolution in the range of about 5 degrees to about 15 degrees.
  65. 65
    The system according to claim 65. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el procesador se configura para realizar un análisis de tiempo-frecuencia de la señal acústica recibida. 35, characterized in that the processor is configured to perform a time-frequency analysis of the received acoustic signal.
  66. 66
    The system according to claim 66. El sistema de conformidad con la reivindicación 65, caracterizado porque el procesador se configura para proporcionar un contenido de frecuencia de la señal acústica recibida como una función del tiempo para determinar las frecuencias que son prominentes en ciertos tiempos durante la propagación. 65, characterized in that the processor is configured to provide a frequency content of the received acoustic signal as a function of time to determine the frequencies that are prominent at certain times during propagation. INSTITUTO MEXICANO De LA PROPIEDAD MEXICAN INSTITUTE OF PROPERTY INDUSTRIAL INDUSTRIAL
  67. 67
    The system according to claim 67. El sistema de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el procesador se configura para realizar un análisis de transformada corta de Fourier (STFT). 66, characterized in that the processor is configured to perform a short Fourier transform (STFT) analysis.
  68. 68
    The system according to claim 68. El sistema de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el procesador se configura para determinar una presencia de un espacio entre la sarta de cemento y la formación rocosa, o un espacio entre la sarta de cemento y una sarta de metal de un pozo, o cualquier combinación de los mismos con una resolución acimutal entre aproximadamente 5 grados y aproximadamente 15 grados con base en el análisis de tiempo-frecuencia. 66, characterized in that the processor is configured to determine a presence of a gap between the cement string and the rock formation, or a gap between the cement string and a metal string from a well, or any combination thereof with a azimuth resolution between about 5 degrees and about 15 degrees based on time-frequency analysis.
  69. 69
    The system according to claim 69. El sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la fuente acústica comprende un dispositivo direccionador configurado para dirigir el haz acústico generado generalmente hacia abajo en una dirección de un eje de pozo por delante de una roca de perforación hacia una formación rocosa. 35, characterized in that the acoustic source comprises a targeting device configured to direct the generated acoustic beam generally downward in a direction from a well shaft ahead of a drill rock to a rock formation.
  70. 70
    The system according to claim 70. El sistema de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado porqué los receptores se configuran para detectar una onda acústica reflejada a partir de una o más capas dentro de la formación rocosa. 69, characterized in that the receivers are configured to detect a reflected acoustic wave from one or more layers within the rock formation.
  71. 71
    The system according to claim 71. El sistema de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque el procesador se configura para determinar una posición de las una o más capas con base en la 70, characterized in that the processor is configured to determine a position of the one or more layers based on the IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DI LA PROPIEDAD MEXICAN INSTITUTE OF PROPERTY INDUSTRIAL onda acústica recibida reflejada. INDUSTRIAL reflected received acoustic wave.
  72. 72
    The system according to claim 72. El sistema de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado porque el procesador se configura además para determinar una cantidad de inclinación de las una o más capas con base en una orientación del haz acústico generado y la onda acústica recibida detectada. 71, characterized in that the processor is further configured to determine a tilt amount of the one or more layers based on an orientation of the generated acoustic beam and the detected received acoustic wave. IMPI IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL MEXICAN INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY
Independent claims72