Stoneley wave detection by acoustic Interferometry: Estimation of shear velocity of a geological formation

Détection d’onde de Stoneley par interférométrie acoustique: estimation de la vitesse de cisaillement d’une formation géologique

¹ Sorbonne Université, CNRS, EPHE, UMR 7619 METIS, 4 Place Jussieu, 75005, Paris, France
² ITES–UMR 7063, Department of Earth Sciences, University of Strasbourg, CNRS, ENGEES, F-67000 Strasbourg, France

^* Corresponding author: jeanluc90.mari@gmail.com
fdelay@unistra.fr

Abstract

Both active and passive full waveform acoustic loggings (FWAL), complemented by a flow log, were conducted in a borehole of an experimental site located in the Cher region (France).. The acoustic tool used for the FWAL experiments is a flexible monopole tool holding a pair of piezoelectric receivers and a magnetostrictive transducer. The tool was modified to perform both active and passive FWAL. For passive acoustic logging, several runs were recorded to obtain a set of acoustic noise sections. As the noise is simultaneously recorded by two receivers of the tool, an interference noise section was elaborated by correlating or deconvolving the pair of signals and then summing these pairs of acoustic traces at each depth. This procedure, which can be interpreted as an interferometry analysis, points out the presence of low-frequency waves identified as Stoneley waves. The velocity and RMS amplitude of the Stoneley wave were computed at each depth. It is shown that: 1- the Stoneley wave velocity obtained in passive mode can be used to estimate the shear velocity of the formation, 2- the RMS amplitude and velocity variations of the Stoneley waves are strongly correlated with the variations of the flowmeter.

Résumé

Une diagraphie en champ total, active et passive, a été enregistrée dans un forage d’un site experimental situé dans la région du Cher (France). Dans le forage un débitmètre a été enregistré. L’outil acoustique utilisé est un outil monopole flexible comprenant une paire de récepteurs piézoélectriques et un émetteur magnétostrictif. L’outil a été modifié pour faire des mesures en actif et en passif. Pour la diagraphie acoustique passive, plusieurs runs ont été enregistrés et obtenir ainsi un ensemble de profils de bruit acoustique. Le bruit étant simultanément enregistré par deux récepteurs de l’outil, une section d’interférence de bruit a été obtenue par corrélation ou déconvolution puis par sommation des paires de traces acoustiques à chaque profondeur. Cette procédure qui peut être interprétée comme une analyse interférométrique, met en évidence la présence d’onde de Stoneley. La vitesse et l’amplitude de l’onde de Stoneley sont mesurées à chaque profondeur. Il est montré que : 1- la vitesse de l’onde de Stoneley obtenue en mode passif peut être utilisée pour estimer la vitesse de cisaillement de la formation, 2- les variations d’amplitude et de vitesse de l’onde de Stoneley sont fortement corrélées aux variations du débitmètre.