La registrazione sonica è una tecnica utilizzata nelle operazioni di perforazione per analizzare le rocce sotterranee e le formazioni del suolo con le onde sonore. L’esplorazione e il recupero di petrolio o gas utilizza un impianto di perforazione che crea un foro profondo chiamato pozzo trivellato, utilizzando uno strumento di perforazione rotante attaccato a lunghe sezioni di tubo. La testa di perforazione crea un foro con un diametro pari alla dimensione della testa di perforazione.
Uno strumento di produzione del suono è collegato a un filo alimentato e inviato nel pozzo per creare un grafico di registrazione sonora. Questo strumento è costituito da un trasmettitore e un ricevitore del suono collocati insieme su un lungo tubo che si inserisce nel foro. Il trasmettitore invia una serie di impulsi sonori ad alta frequenza in tutte le direzioni che entrano nelle formazioni rocciose circostanti e ritornano al ricevitore.
Per evitare che il trasmettitore e il ricevitore interferiscano tra loro, vengono utilizzate diverse tecniche. Il trasmettitore e il ricevitore sono separati dalla distanza, creando una forma cilindrica più lunga. I materiali fonoassorbenti e le guarnizioni in gomma possono aiutare a ridurre parte del suono proveniente dal trasmettitore che raggiunge il ricevitore. L’elemento progettuale più importante si basa sullo spegnimento del ricevitore ogni volta che il trasmettitore invia un impulso. Ciò impedisce falsi segnali nei risultati della registrazione sonica e impedisce ai suoni trasmessi di danneggiare il ricevitore.
Il trasmettitore invia impulsi sonori in brevi raffiche, che entrano nella roccia che circonda il pozzo; parte del suono si riflette rapidamente al ricevitore e parte entra nella roccia circostante e viene diffratta, il che significa che cambia direzione rispetto al suono in uscita. Quando il suono diffrato ritorna al ricevitore, viene registrata la differenza di tempo tra il suono trasmesso e quello di ritorno. Un altro effetto della propagazione del suono nel terreno è l’attenuazione, ovvero una riduzione del suono dovuta all’assorbimento. Quando il suono entra nella roccia attorno al pozzo, la roccia e altri materiali assorbono il suono, riducendo la quantità di segnale che ritorna al ricevitore; questo a sua volta può fornire informazioni sulle caratteristiche del terreno.
La registrazione sonica è efficace per determinare le caratteristiche di un pozzo perché il suono viaggia in modo diverso a seconda della roccia o del terreno che circonda il trasmettitore. I primi suoni che ritornano al ricevitore sono le onde p, o onde di pressione, perché in genere hanno la velocità o velocità più elevata. Le onde P viaggeranno più velocemente nella roccia a densità più elevata e più lentamente nella sabbia o nel terreno meno densi, che sono chiamati più porosi.
Il secondo tipo di onde sonore da restituire al ricevitore sono le onde S, o taglio. Una forza di taglio vuole fare a pezzi qualcosa, quindi queste onde stanno misurando la formazione per la sua capacità di tagliare o rompere. Questo è importante nelle trivellazioni petrolifere, perché la formazione contenente il petrolio o il gas deve essere frantumata prima che il prodotto possa essere recuperato; questo si chiama fracking. Le onde S forniranno le informazioni utilizzate in questa operazione.
Quando lo strumento di registrazione sonica viene inviato in un pozzo, fornisce una rappresentazione visiva delle caratteristiche del sottosuolo. Le fratture nelle rocce possono aiutare le operazioni di perforazione se si verificano nell’area del prodotto, ma possono causare problemi se riscontrate altrove nel foro, che potrebbe dover essere sigillato con tubazioni o un sigillante simile al cemento per evitare perdite dal foro. Anche l’acqua può essere un problema per le operazioni di perforazione, poiché si mescolerà con il prodotto; se l’acqua entra nel pozzo in grandi quantità, potrebbe essere necessaria un’ulteriore elaborazione in seguito per rimuoverla dal petrolio. Un’altra preoccupazione è la contaminazione delle acque sotterranee con il petrolio, quindi capire dove esistono gli strati d’acqua può ridurre le preoccupazioni ambientali.