Sonic Logging ist eine Technik, die bei Bohrarbeiten verwendet wird, um unterirdische Gesteins- und Bodenformationen mit Schallwellen zu analysieren. Bei der Öl- oder Gasexploration und -gewinnung wird ein Bohrgerät verwendet, das ein tiefes Loch, das als Bohrloch bezeichnet wird, erstellt, wobei ein rotierendes Bohrwerkzeug verwendet wird, das an langen Rohrabschnitten befestigt ist. Der Bohrkopf erzeugt ein Loch mit einem Durchmesser gleich der Bohrkopfgröße.
Ein geräuscherzeugendes Werkzeug wird an einem Stromkabel befestigt und durch das Bohrloch geleitet, um eine Schallaufzeichnungsgrafik zu erstellen. Dieses Werkzeug besteht aus einem Schallsender und -empfänger, die sich auf einem langen Rohr befinden, das in das Bohrloch passt. Der Sender sendet eine Reihe hochfrequenter Schallimpulse in alle Richtungen aus, die in die umliegenden Felsformationen eindringen und zum Empfänger zurückkehren.
Um zu verhindern, dass sich Sender und Empfänger gegenseitig stören, werden verschiedene Techniken verwendet. Sender und Empfänger sind durch den Abstand voneinander getrennt, wodurch eine längere Zylinderform entsteht. Schallabsorbierende Materialien und Gummidichtungen können dazu beitragen, einen Teil des Schalls zu reduzieren, der vom Sender zum Empfänger gelangt. Das wichtigste Konstruktionselement besteht darin, den Empfänger jedes Mal abzuschalten, wenn der Sender einen Impuls sendet. Dies verhindert falsche Signale in den Schallprotokollierungsergebnissen und verhindert, dass die übertragenen Töne den Empfänger beschädigen.
Der Sender sendet in kurzen Stößen Schallimpulse aus, die in das das Bohrloch umgebende Gestein eindringen; ein Teil des Schalls wird schnell zum Empfänger zurückreflektiert, und ein Teil dringt in das umgebende Gestein ein und wird gebeugt, was bedeutet, dass er die Richtung vom ausgehenden Schall ändert. Wenn der gebeugte Schall zum Empfänger zurückkehrt, wird die Zeitdifferenz zwischen dem gesendeten und dem zurückkehrenden Schall aufgezeichnet. Ein weiterer Effekt der Schallausbreitung im Boden ist die Dämpfung, also eine Reduzierung des Schalls durch Absorption. Wenn der Schall in das Gestein um das Bohrloch eintritt, absorbieren das Gestein und andere Materialien den Schall, wodurch die Signalmenge verringert wird, die zum Empfänger zurückkehrt; dies wiederum kann Auskunft über die Beschaffenheit des Bodens geben.
Die Schallprotokollierung ist effektiv, um die Eigenschaften eines Bohrlochs zu bestimmen, da sich der Schall je nach Gestein oder Boden, der den Sender umgibt, unterschiedlich ausbreitet. Die ersten Töne, die zum Empfänger zurückkehren, sind P-Wellen oder Druckwellen, da sie typischerweise die höchste Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit haben. P-Wellen breiten sich schneller in Gestein mit höherer Dichte aus und langsamer in weniger dichtem Sand oder Boden, der als poröser bezeichnet wird.
Die zweite Art von Schallwellen, die zum Empfänger zurückkehren, sind S-Wellen oder Scherwellen. Eine Scherkraft möchte etwas auseinanderreißen, daher messen diese Wellen die Formation auf ihre Fähigkeit, zu scheren oder zu brechen. Dies ist beim Erdölbohren wichtig, da die das Öl oder das Gas enthaltende Formation aufgebrochen werden muss, bevor das Produkt gewonnen werden kann; das nennt man Fracking. Die S-Wellen liefern Informationen, die bei dieser Operation verwendet werden.
Wenn das Ultraschall-Messgerät in ein Bohrloch geschickt wird, liefert es eine visuelle Darstellung der Eigenschaften des Untergrunds. Brüche im Gestein können Bohrvorgänge unterstützen, wenn sie im Bereich des Produkts auftreten, können jedoch an anderen Stellen im Bohrloch Probleme verursachen, die möglicherweise mit Rohrleitungen oder einem betonähnlichen Dichtmittel abgedichtet werden müssen, um ein Auslaufen aus dem Bohrloch zu verhindern. Wasser kann auch beim Bohren ein Problem darstellen, da es sich mit dem Produkt vermischt; Wenn Wasser in größeren Mengen in das Bohrloch eindringt, kann es später eine zusätzliche Verarbeitung erfordern, um es aus dem Erdöl zu entfernen. Ein weiteres Problem ist die Verunreinigung des Grundwassers mit Erdöl, so dass das Verständnis, wo Wasserschichten vorhanden sind, Umweltbedenken reduzieren kann.