本開示の一部の態様において、搬送検層装置を用いてボアホールから離れた領域における非線形特性の３次元画像及び縦波速度対横波速度比を生成する方法が開示される。一部の態様において、前記方法は、前記ボアホール内に第１音響源を配置して第１周波数の弾性エネルギーの可動ビームを生成する工程と、前記ボアホール内に第２音響源を配置して第２周波数の弾性エネルギーの可動ビームを生成する工程と、前記第１周波数の前記可動ビーム及び前記第２周波数の前記可動ビームが前記ボアホールから離れた位置においてインターセプトする工程と、前記ボアホールにおいてセンサのアレイによって、前記第１周波数と前記第２周波数との差に等しい周波数を有するとともに非線形の混合ゾーンにおける３つの波の非共線混合処理によって生成された前記ボアホールの方向への伝播方向を有する第３の弾性波を受信する受信工程と、前記第１音響源及び前記第２音響源の配置、前記第３の波の方向、及び音響的に非線形な媒体における非共線混合を支配する選択規則に基づいて前記３つの波の混合ゾーンの位置を特定する特定工程と、前記生成工程、前記受信工程、及び前記特定工程を複数の方位角、傾斜、及び前記ボアホール内の長手方向位置において繰り返すことによって記録されるデータを用いて前記非線形特性の３次元画像を作成する工程とを備える。この方法は、前記ボアホール周囲の同一の領域の圧縮音響速度対せん断音響速度比の３次元画像を生成するために追加的に用いられる。

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本開示の一部の態様において、搬送検層装置を用いてボアホールから離れた領域における非線形特性の３次元画像及び縦波速度対横波速度比を生成する方法が開示される。一部の態様において、前記方法は、前記ボアホール内に第１音響源を配置して第１周波数の弾性エネルギーの可動ビームを生成する工程と、前記ボアホール内に第２音響源を配置して第２周波数の弾性エネルギーの可動ビームを生成する工程と、前記第１周波数の前記可動ビーム及び前記第２周波数の前記可動ビームが前記ボアホールから離れた位置においてインターセプトする工程と、前記ボアホールにおいてセンサのアレイによって、前記第１周波数と前記第２周波数との差に等しい周波数を有するとともに非線形の混合ゾーンにおける３つの波の非共線混合処理によって生成された前記ボアホールの方向への伝播方向を有する第３の弾性波を受信する受信工程と、前記第１音響源及び前記第２音響源の配置、前記第３の波の方向、及び音響的に非線形な媒体における非共線混合を支配する選択規則に基づいて前記３つの波の混合ゾーンの位置を特定する特定工程と、前記生成工程、前記受信工程、及び前記特定工程を複数の方位角、傾斜、及び前記ボアホール内の長手方向位置において繰り返すことによって記録されるデータを用いて前記非線形特性の３次元画像を作成する工程とを備える。この方法は、前記ボアホール周囲の同一の領域の圧縮音響速度対せん断音響速度比の３次元画像を生成するために追加的に用いられる。

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本発明の一態様によれば、掘削孔内に配置され、音響ビームを生成しボアホール周辺の岩石層へ向けるように構成された装置が開示される。当該装置は、第１の周波数の第１の信号及び第２の周波数の第２の信号を生成するように構成された波源と、生成された第１及び第２の信号を受信し、第１の周波数の音響波と前記第２の周波数の音響波とを生成するように構成されたトランスデューサと、前記トランスデューサと連結され、第１の周波数と第２の周波数との差に等しい周波数を有するコリメートビームを非線形混合プロセスにより生成するように構成された非線形物質とを含み、前記非線形物質が、液体、固体、粒状物質、埋め込まれたミクロスフェア、又はエマルションの混合物の一又は複数を含む。
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小型のトランスデューサアレイが、岩石層周囲の音響探査のためのダウンホール装置として採用される。このアレイは、第１の周波数の第１の音響ビーム信号と第１の周波数とは異なる第２の周波数の第２の音響ビーム信号とを同時に生成することができる。これらの２つの信号は、送信機要素からの信号の相対位相又は電磁結合を制御することにより、前記アレイのアジマスの回転及び傾斜回転を通じて方向付けられる。地層が非線形性であるため、第１及び第２の音響ビーム信号は岩石層において混合し、結合されて、コリメートされた第３の信号になる。この第３の信号は、地層中を第１の及び第２の信号と同じ方向に伝播し、第１及び第２の音響信号の差に等しい周波数を有する。第３の信号は、反射後に同じボアホール内で受信されるか、又は、伝送後に他のボアホールにおいて受信され、岩石層の情報を決定するために解析される。複数のアジマス方向及び傾斜方向に沿って生成された第３の信号の記録は、地層の３次元画像、岩石層お呼び流体特性の３次元情報、並びに地層の動的な音響的非線形性の表現を提供する。
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