DE1181339B

DE1181339B - Device for determining the electrical resistance of earth formations surrounding a borehole

Info

Publication number: DE1181339B
Application number: DESCH10153A
Authority: DE
Inventors: Henri-Georges Doll
Original assignee: Schlumberger Well Surveying Corp
Current assignee: Schlumberger Well Surveying Corp
Priority date: 1951-11-20
Filing date: 1952-08-04
Publication date: 1964-11-12

Description

Vorrichtung zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes von Frdformationen, die ein Bohrloch umgeben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes von Erdformationen, die ein Bohrloch umgeben, das von einer leitenden Flüssigkeit gefüllt ist.Device for determining the electrical resistance of deformations, surrounding a borehole The invention relates to a device for determining the electrical resistance of earth formations surrounding a borehole that is filled with a conductive liquid.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Geräten zu elektrischen Bohrlochuntersuchungen gesteuerte elektrische Felder zu benutzen, um den innerhalb eines Bohrloches von einer Elektrode ausgehenden Strom im wesentlichen auf eine senkrechte zur Bohrlochwand gerichtete Bahn zu begrenzen. Mit solchen Elektrodensystemen wird der rechtwinklig zur Bohrlochwand gerichtete Stromverlauf über eine ausreichende seitliche Entfernung von der Bohrlochwand aufrechterhalten, um zu erreichen, daß derjenige Teil der Bahn des Stromes, der durch die etwa vorhandene Bohrlochflüssigkeit, den Schlammkuchen auf der Bohrlochwand und die von der Bohrlochflüssigkeit durchsetzte Zone verläuft, verhältnismäßig kurz ist gegenüber demjenigen Teil der Bahn, der durch Material in verhältnismäßig großem Abstand von der Bohrlochwand verläuft. Dadurch wird eine Beeinflussung der Meßergebnisse durch die Bohrlochflüssigkeit, den Schlammkuchen und durch das verhältnismäßig dicht am Bohrloch liegende Ma terial im wesentlichen ausgeschaltet. Untersuchungen, die dann durch Registrieren der Veränderungen einer geeignet gewählten Potentialdifferenz in Verbindung mit dem Stromdurchfluß durch die Formation ausgeführt werden, ergeben somit Widerstandswerte für Material, das ia einem relativ großen seitlichen Abstand von der Wand des Bohrlochs liegt; die Meßwerte können weitgehend sich dem wahren spezifischen Widerstand der vom Bohrloch durchteuften Formationen nähern und lassen vornehmlich darauf schließen, ob die Formation Öl oder Wasser führt. It has already been suggested that devices should be electrical Borehole surveys to use controlled electric fields to control the inside of a borehole from an electrode to a to limit perpendicular to the borehole wall directed path. With such electrode systems the current course directed at right angles to the borehole wall has a sufficient maintaining lateral distance from the borehole wall to achieve that that part of the path of the stream which is carried by the borehole fluid, if any, the mud cake on the borehole wall and that permeated by the borehole fluid Zone runs, is relatively short compared to that part of the path that runs through material at a relatively large distance from the borehole wall. This means that the measurement results are influenced by the borehole fluid, the mud cake and through the material lying relatively close to the borehole essentially turned off. Investigations then by registering the changes a suitably selected potential difference in connection with the current flow are executed by the formation, thus result in resistance values for material, which is generally a relatively large lateral distance from the wall of the borehole; The readings can largely differ from the true resistivity of the borehole approach penetrated formations and primarily indicate whether the Formation leads to oil or water.

Es ist andererseits eine Vorrichtung bekanntgeworden, deren Elektrodensystem in einem kissenartigen Träger angeordnet ist, der gegen die Seitenwand des Bohrlochs gepreßt wird. Die Gruppierung auf einem solchen Träger setzt notwendigerweise kleine Elektrodenabstände voraus, und der von der Messung erfaßte Formationsbereich erstreckt sich sowohl bezüglich Dicke als auch bezüglich Abstand von der Bohrlochwand über eine sehr kleine Zone. On the other hand, a device has become known whose electrode system is arranged in a pillow-like carrier which is against the side wall of the borehole is pressed. The grouping on such a support necessarily places small ones Electrode distances ahead, and the formation area covered by the measurement extends both in terms of thickness and in terms of distance from the borehole wall a very small zone.

Vorrichtungen dieser Art sind denn auch bestimmt für die Messung des Widerstandes einer mit Filtrat aus dem Bohrschlamm gefüllten Formation. Die Vorrichtung mißt allerhöchstens um wenige Zentimeter tief in die Formation hinein, und die Meßergebnisse ermöglichen, die Porosität bzw. das Porenvolumen der Formation zu bestimmen.Devices of this type are also intended for measuring the Resistance of a formation filled with filtrate from the drilling mud. The device measures no more than a few centimeters deep into the formation, and the measurement results make it possible to determine the porosity or the pore volume of the formation.

Die Erfindung ist demgegenüber weder darauf ausgerichtet, den wahren spezifischen Widerstand einer nicht von Bohrlochflüssigkeit durchsetzten Zone zu bestimmen, noch vom Schlammkuchen beeinflußte Meßwerte über den Widerstand in vom Schlammfiltrat durchsetzten Fonnationszonen zu liefern. Vielmehr ist die Erfindung im wesentlichen auf eine vom Schlammkuchen wenig beeinflußte Messung des Formationswiderstandes zwischen diesen beiden Zonen ausgerichtet. Dieser Widerstand kann als Widerstand der vom Schlammfiltrat durchsetzten Zone definiert werden, die natürlich die überspülte Zone enthält, ferner aber auch einen Teil der tiefer zurückliegenden Formationsbereiche, die noch nicht vollständig von Schlammfiltrat überspült sind. In contrast, the invention is not aimed at the true resistivity of a zone not penetrated by borehole fluid determine measured values still influenced by the sludge cake via the resistance in from To deliver sludge filtrate interspersed formation zones. Rather, the invention is essentially to a measurement of the formation resistance which is little influenced by the mud cake aligned between these two zones. This resistance can be called resistance the zone penetrated by the sludge filtrate, which of course flooded the area Zone contains, but also some of the deeper formation areas, which have not yet been completely washed over by sludge filtrate.

Diese Messung ergibt nicht nur wertvolle Aufschlüsse bei der Bestimmung von durchlässigen Formationen, sondern liefert zusätzlich Widerstandswerte, die zusammen mit den Meßergebnissen über den wahren Formationswiderstand die Berechnung der prozentualen Sättigung der Formation mit Öl bzw. mit Wasser ermöglichen.This measurement not only provides valuable information for the determination of permeable formations, but also provides resistance values that together with the results of the measurements on the true formation resistance, the calculation the percentage saturation of the formation with oil or with water.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Einrichtung und erbringt darüber hinaus den Vorteil einer sicheren, insbesondere vom Schlamm unbeeinflußten Anzeige. Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, die ausgestattet sind mit einem in das Bohrloch absenkbaren Elektrodensystem, bestehend aus mehreren Elektroden, die in Richtung der Bohrlochachse in festen Abständen zueinander angeordnet und mit einer ersten, als Hauptstromelektrode dienenden Elektrode versehen sind, die einen Strom in die Erdformation aussendet, der zu einer Elektrode zurückgeführt wird, die sich an einer vom Elektrodensystem entfernten Stelle befindet. Eine Vorrichtung dieser Art besitzt weiter ein Paar miteinander durch einen isolierten Leiter verbundene Fokussierstromelektroden, die symmetrisch zur genannten Hauptstromelektrode angeordnet und mit einem dem Hauptstrom phasengleichen Fokussierstrom so beschickt sind, daß der Hauptstrom in die die Bohrlochwandung umgebenden Erdformationen praktisch senkrecht eintritt, derart, daß der Potentialabfall in Achsrichtung des Bohrloches zwischen der Hauptstromelektrode und den Fokussierstromelektroden mindestens weitgehend neutralisiert ist. Mit Hilfe von zwei Paar Potentialelektroden, die unter sich parallel geschaltet und symmetrisch zwischen der Hauptstromelektrode und den zwei Fokussierstromelektroden angeordnet sind und deren Eingangsspannungen dem Eingang eines Verstärkers zugeleitet sind, dessen Ausgangsstrom den Fokussierstromelektroden zugeführt wird, kann dann die Größe des Fokussierstromes in einer solchen Weise geregelt werden, daß die Eingangsspannung der Potentialelektroden zu Null wird. Ferner ist in Anordnungen der vorliegenden Art eine Stromrückführelektrode vorhanden, die mit der Erdoberfläche in Kontakt steht. The invention avoids the disadvantages of the known device and In addition, it has the advantage of being safe, in particular unaffected by the mud Advertisement. The invention relates to devices that are equipped with an in the downhole submersible electrode system, consisting of several electrodes that arranged in the direction of the borehole axis at fixed distances from one another and with a first, serving as a main current electrode are provided, the one Emits current into the earth formation, which is fed back to an electrode, which is located at a point away from the electrode system. One device this type further has a pair connected to one another by an insulated conductor Focusing current electrodes, which are arranged symmetrically to said main current electrode and are charged with a focusing current in phase with the main current in such a way that the main flow into the earth formations surrounding the borehole wall is practically perpendicular occurs in such a way that the potential drop in the axial direction of the borehole between the main current electrode and the focusing current electrodes at least largely neutralized is. With the help of two pairs of potential electrodes, which are connected in parallel among themselves and symmetrical between the main current electrode and the two focusing current electrodes are arranged and their input voltages are fed to the input of an amplifier whose output current is supplied to the focusing current electrodes can then the magnitude of the focusing current can be regulated in such a way that the input voltage of the potential electrodes becomes zero. Furthermore, in arrangements of the present Kind of a current return electrode that is in contact with the earth's surface stands.

Die wesentliche Ausgestaltung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei einer Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art erfindungsgemäß die Elektrode zur Rückführung des Stromes der stromaussendenden Elektroden außerhalb der Fokussierstromelektroden und in einem solchen Abstand von der Hauptstromelektrode angeordnet ist, daß die Eindringtiefe des Hauptstromes in die Erdformation, gerechnet in der durch die Hauptstromelektrode gehenden waagerechten Ebene, durch die Größenordnung des Abstandes zwischen der Elektrode für die Stromrückführung und der Hauptstromelektrode gegeben ist. The essential embodiment according to the invention can be seen in that in a device of the type described above according to the invention the electrode to return the current of the current-emitting electrodes outside of the focusing current electrodes and is arranged at such a distance from the main current electrode that the Penetration depth of the main current into the earth formation, calculated as that through the main current electrode going horizontal plane, by the order of magnitude of the distance between the Electrode for the current return and the main current electrode is given.

Mit Hilfe der Erfindung kann insbesondere die Stromverteilung derart beeinflußt werden, daß der Strom nur über eine vorbestimmte geringe Distanz in die Formation eindringt, bevor er umbiegt, um zu der Stromrückführungselektrode zurückzukehren. Es gelingt so, eine mit fokussiertem Strom herbeigeführte Anzeige zu erhalten, die weitgehend unbeeinflußt ist vom leitenden Schlamm im Bohrloch, die andererseits aber mit einer verhältnismäßig geringen Eindringtiefe der Untersuchung arbeitet, und zwar auch bei einer Anordnung, bei der die Elektroden auf einem vollständig vom Schlamm umgebenen Träger innerhalb des Bohrlochs angebracht sind. With the help of the invention, in particular, the power distribution can be in this way be influenced that the current only over a predetermined small distance in the Formation penetrates before bending to return to the current return electrode. It is thus possible to obtain an indication brought about with a focused current which is largely unaffected by the conductive mud in the borehole, which on the other hand but works with a relatively low penetration depth of the investigation, even with an arrangement in which the electrodes on a completely supports surrounded by the mud are mounted within the borehole.

Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhängende Einzelheiten und Vorteile sind an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention and other related details and Advantages are detailed with reference to the embodiments shown in the drawing explained.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine Anzahl von etwa punktförmigen Elektroden in das Bohrloch abgesenkt sind, um Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in einer verhältnismäßig nahe an dem Bohrloch liegenden Zone zu erhalten; Fig.2 ist ein Längsschnitt durch ein typisches Elektrodensystem, das in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden kann; F i g. 2 A ist ein Querschnitt längs der Linie 2A-2A von Fig. 2; Fig. 2 B ist eine Darstellung eines der an der Wand anliegenden Kissens, das das in Fig. 2 gezeigte Elektrodensystem enthält; Fig.3 ist eine schematische Darstellung der an der Erdoberfläche vorzusehenden Vorrichtungsteile für eine abgeänderte Ausführungsform, die gleichzeitige Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in verhältnismäßig nahe und weit von der Wand des Bohrlochs liegenden Zonen ermöglicht; Fig.4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren abgeänderten Ausführungsform, die gleichzeitige Anzeigen einer Anzahl elektrischer Widerstandswerte ermöglicht; F i g. 5 ist ein teilweiser Aufriß einer anderen Ausführungsform des Elektrodensystems, das den Einfluß der Bohrlochflüssigkeit auf die beobachteten Anzeigen auf ein Minimum herabsetzen kann; Fig. 6 ist ebenfalls ein Teil aufriß einer weiteren abgeänderten Form des Elektrodensystems, und Fig.7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Form des Elektrodensystems, bei dem verhältnismäßig lange Elektroden benutzt werden, die für die in Fig. 1, 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen Anwendung finden können. Fig. 1 shows schematically a device according to the invention in which a number of approximately punctiform electrodes are lowered into the borehole in order to Show the electrical resistance of the materials in a proportionate way maintain zone close to the wellbore; Fig.2 is a longitudinal section through a typical electrode system used in the device of FIG. 1 can be used can; F i g. 2A is a cross section taken along line 2A-2A of FIG. 2; Fig. 2B Fig. 3 is an illustration of one of the wall-mounted pillows that incorporates the one shown in Fig. 2 includes the electrode system shown; Fig.3 is a schematic representation of the device parts to be provided on the earth's surface for a modified embodiment, the simultaneous display of the electrical resistance of the materials in zones relatively close and far from the wall of the borehole; 4 is a schematic representation of a further modified embodiment, allows a number of electrical resistance values to be displayed simultaneously; F i g. 5 is a partial elevation of another embodiment of the electrode system; that minimizes the influence of the borehole fluid on the readings observed can belittle; Fig. 6 is also a partial elevation of a further modified one Shape of the electrode system, and Fig.7 is a schematic representation of another Shape of the electrode system using relatively long electrodes, which can be used for the devices shown in FIGS. 1, 3 and 4.

F i g. 1 zeigt ein Bohrloch 10, das durch Formationen 11 geht und eine Säule verhältnismäßig leitfähiger Bohrflüssigkeit 12 enthält. In dem Bohrloch 10 ist ein Elektrodensystem 13 angeordnet, das aus einer Anzahl in der Längsrichtung angeordneter, im wesentlichen punktförmiger Elektroden mit einem festen Abstand voneinander besteht. Das Elektrodensystem 13 kann in irgendeiner üblichen Weise durch das Bohrloch 10 geführt werden, z. B. mittels der üblichen Kombination von elektrischem Kabel und Winde. F i g. 1 shows a borehole 10 passing through formations 11 and a column of relatively conductive drilling fluid 12 contains. In the borehole 10, an electrode system 13 is arranged which is composed of a number in the longitudinal direction arranged, essentially point-shaped electrodes with a fixed distance consists of each other. The electrode system 13 can be in any conventional manner be passed through the borehole 10, e.g. B. by means of the usual combination of electric cable and winch.

Das Elektrodensystem 13 weist eine Anzahl Hauptstrom führender Elektroden A0, Bl und B2 auf, wobei die beiden letzterwähnten Elektroden symmetrisch zu beiden Seiten der ersterwähnten angeordnet sind. Die Elektroden Bt und B2 können zweckmäßig durch einen isolierten Leiter 22 kurzgeschlossen sein. The electrode system 13 has a number of electrodes carrying the main current A0, B1 and B2, the two last-mentioned electrodes being symmetrical to both Sides of the former are arranged. The electrodes Bt and B2 can expediently be short-circuited by an insulated conductor 22.

Die Elektrode Ao ist durch einen isolierten Leiter 16 mit einer Stromquelle 14 verbunden, deren zweiter Pol durch einen isolierten Leiter 20 mit dem Leiter 22 verbunden ist. Die Stromquelle 14 erzeugt vorzugsweise einen konstanten Strom, so daß die gemäß der Erfindung vorgenommenen Potentialmessungen in bekannter Weise unmittelbar in Einheiten der Widerstandsfähigkeit aufgezeichnet sein können.The electrode Ao is connected to a power source by an insulated conductor 16 14 connected, the second pole of which by an insulated conductor 20 to the conductor 22 is connected. The power source 14 preferably generates a constant current, so that the potential measurements made according to the invention in a known manner can be recorded directly in units of resilience.

Zu diesem Zweck kann die Quelle 14 aus einem Wechselstromgenerator 15 und einer in Reihe dazu geschalteten hohen Impedanz 21 bestehen, obwohl gegebenenfalls auch Gleichstrom verwendet werden kann.For this purpose the source 14 can consist of an alternator 15 and a series-connected high impedance 21 exist, although possibly direct current can also be used.

In der Nähe der Elektrode Ao und symmetrisch an deren beiden Seiten befinden sich Elektrodenpaare Ml, M1, und M2, M2,. Die Elektroden M1 und M2 können zweckmäßig durch einen isolierten Leiter 23 und die Elektroden M1, und M2' durch einen isolierten Leiter 24 kurzgeschlossen sein. Der Strom von der Quellel4, der zwischen der Elektrode A0 und den Elektroden B1 und B2 fließt, erzeugt eine Potentialdifferenz in der Bohrlochflüssigkeitl2 zwischen den Elektroden M1 und M1, und zwischen den Elektroden M2 und M2', die durch die isolierten Leiter 17 und 18 auf die Eingangsklemmen 50 und 51 eines Verstärkers 25 geleitet wird. Die Ausgangsklemme 52 des Verstärkers 25 ist durch einen isolierten Leiter 20 mit den Elektroden B1 und B2 und die andere Ausgangsklemme 53 durch einen isolierten Leiter 19 mit zwei Elektroden A1 und A2 verbunden, die zu beiden Seiten der Elektrodenpaare Mt, M1, und M2, M2, angeordnet sind. Die Elektroden A1 und A2 können durch einen isolierten Leiter 26 kurzgeschlossen sein. Near the electrode Ao and symmetrically on both sides of it there are pairs of electrodes Ml, M1, and M2, M2 ,. The electrodes M1 and M2 can expediently through an insulated conductor 23 and the electrodes M1, and M2 'be short-circuited by an insulated conductor 24. The stream of the source 4 flowing between the electrode A0 and the electrodes B1 and B2, creates a potential difference in the borehole fluid 12 between the electrodes M1 and M1, and between electrodes M2 and M2 ', through the insulated conductors 17 and 18 is routed to the input terminals 50 and 51 of an amplifier 25. The output terminal 52 of the amplifier 25 is connected by an insulated conductor 20 the electrodes B1 and B2 and the other output terminal 53 by an insulated Conductor 19 connected to two electrodes A1 and A2, which are on either side of the electrode pairs Mt, M1, and M2, M2, are arranged. The electrodes A1 and A2 can by a insulated conductor 26 short-circuited.

Die Verstärkervorrichtung 25, die z. B. als veränderlicher elektronischer Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor oder als Servovorrichtung ausgebildet sein kann, kann den Elektroden Al und A2 Strom von solcher Phase (oder Polarität) und Amplitude zuführen, daß die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden M1 und M1, und zwischen den Elektroden M2 und M2.' im wesentlichen bei Null gehalten wird. The amplifier device 25, which, for. B. as changeable electronic Amplifier with a high gain factor or be designed as a servo device can, the electrodes Al and A2 can have current of such phase (or polarity) and Supply amplitude that the potential difference between the electrodes M1 and M1, and between electrodes M2 and M2. ' is held essentially at zero.

Dadurch, daß die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden M1 und M1, und zwischen den Elektroden M2 und M2, im wesentlichen auf Null neutralisiert wird, ist das Bohrloch tatsächlich an diesen Stellen elektrisch gesperrt, so daß der Strom von der Hauptelektrode A0 gezwungen ist, in radialer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Achse des Bohrlochs 10 in die Formation zu fließen. Die Elektroden A1 und A2 wirken somit als Fokussierstromelektroden. Because the potential difference between the electrodes M1 and M1, and between electrodes M2 and M2, essentially neutralized to zero is, the borehole is actually electrically blocked at these points, so that the current from the main electrode A0 is forced in the radial direction substantially flow into the formation at right angles to the axis of the borehole 10. The electrodes A1 and A2 thus act as focusing current electrodes.

Gemäß der Erfindung ist der Abstand zwischen der Hauptstromelektrode Ao und den einzelnen Elektroden für die Stromrückführung B1 und B2 so bemessen, daß der Strom mit Sicherheit nicht weiter in die Formationen 11 eindringt. Die tatsächliche Eindringungstiefe kann durch richtige Einstellung der Elektrodenabstände vorher gewählt werden. Gewöhnlich ist der Abstand zwischen der Elektrode Ao und den einzelnen Elektroden B1 und B2 geringer als der Wert, bei dem die Elektroden B1 und B2 als in der elektrischen Unendlichkeit gegenüber der Elektrode A0 befindlich angesehen werden können. In dieser Beziehung unterscheiden sich die Untersuchungssysteme nach der Erfindung erheblich von den bekannten, bei denen der Raum zwischen den Stromelektroden immer so groß wird, daß mindestens eine von ihnen als in der elektrischen Unendlichkeit gegenüber der anderen befindlich angesehen werden kann. According to the invention is the distance between the main current electrode Ao and the individual electrodes for the current return B1 and B2 are dimensioned so that that the current does not penetrate further into the formations 11 with certainty. The actual Penetration depth can be achieved by properly setting the electrode spacing beforehand to get voted. Usually the distance between the electrode is Ao and each Electrodes B1 and B2 lower than the value at which electrodes B1 and B2 as considered to be located in electrical infinity opposite electrode A0 can be. In this respect the investigation systems differ according to of the invention differ significantly from the known ones in which the space between the current electrodes always becomes so great that at least one of them is considered to be in electrical infinity opposite to the other can be seen.

Bei einer praktischen Ausführungsform des Feldes waren die Elektrodenabstände folgende: von der Mitte der Hauptstromelektrode A0 zum Mittelpunkt zwischen den Potentialelektroden Mt und M1, 23 cm, zwischen den Mittelpunkten der Potentialelektroden M1 und M1, 12,7 cm, zwischen den Mittelpunkten der Elektroden Ao und A1 40,7 cm und zwischen den Mittelpunkten der Elektroden Ao und B1 101,5 cm. In a practical embodiment of the field, the electrode spacings were the following: from the center of the main current electrode A0 to the midpoint between the Potential electrodes Mt and M1, 23 cm, between the centers of the potential electrodes M1 and M1, 12.7 cm, between the centers of electrodes Ao and A1 40.7 cm and 101.5 cm between the centers of electrodes Ao and B1.

Die Elektroden M2, M2,, A2 und B2 waren symmetrisch zu beiden Seiten der Elektrode Ao angeordnet.The electrodes M2, M2, A2 and B2 were symmetrical on both sides the electrode Ao arranged.

Bei diesen Abständen und im Bereich der Bohrloch- und Formationswiderstandsfähigkeiten, die in der Praxis gewöhnlich auftreten, dringt der zwischen den Elektroden A0 und den Elektroden B1 und B2 hindurchgehende Strom nicht wesentlich weiter in die umgebenden Formationen ein, als dem fünffachen Durchmesser des Bohrlochs 10 entspricht.At these distances and in the area of the borehole and formation resistances, which usually occur in practice, penetrates between the electrodes A0 and the current passing through electrodes B1 and B2 does not go much further into the surrounding ones Formations than five times the diameter of the borehole 10.

Zur Durchführung der Messungen werden Potentialmessungen zwischen einer Stelle mit Erdpotential und einer Stelle in der Nähe einer Lage in dem Bohrloch vorgenommen, an der eine im wesentlichen bei Null liegende Potentialdifferenz aufrechterhalten wird. In F i g. 1 ist eine Potentialmeßvorrichtung 27 von hoher Impedanz zwischen die Elektroden M1, M2 und Erde 28 eingeschaltet. Die Meßvorrichtung 27 ist vorzugsweise nach Einheiten der Widerstandsfähigkeit eingeteilt und vollführt eine fortlaufende Widerstandsuntersuchung entsprechend der Tiefe des Elektrodensystems 13 in dem Bohrloch 10. Wenn das Elektrodensystem 13 durch das Bohrloch 10 bewegt wird, werden fortlaufende Anzeigen des elektrischen Widerstandes der Erdmassen erhalten, die innerhalb eines geringen seitlichen Abstandes vom Bohrloch 10 liegen. Diese Anzeigen sind im wesentlichen unbeeinflußt von der Bohrlochflüssigkeit und von dem Vorhandensein von Schlammkuchen an der Wand des Bohrlochs. Bei durchlässigen Schichten, in die Bohrlochflüssigkeit eingedrungen ist, zeigen daher die erzielten Anzeigen die Widerstandsfähigkeit dieser Zonen genauer. Bei den besonderen Elektrodenabständen, die oben als Beispiel angegeben wurden, wird, wenn die Flüssigkeit um das Fünffache des Bohrlochdurchmessers oder weiter in eine Zone eingedrungen ist, etwa die tatsächliche Widerstandsfähigkeit dieser Zone angezeigt. To carry out the measurements, potential measurements are made between a point with earth potential and a point in the vicinity of a location in the borehole made at which a substantially zero potential difference is maintained will. In Fig. 1 is a potential measuring device 27 of high impedance between electrodes M1, M2 and ground 28 are turned on. The measuring device 27 is preferred divided into units of resistance and carries out a continuous one Resistance investigation corresponding to the depth of the electrode system 13 in the borehole 10. When the electrode system 13 is moved through the borehole 10, continuous Showing the electrical resistance of the earth's masses obtained within a small lateral distance from the borehole 10. These indications are essential unaffected by the borehole fluid and the presence of mud cake on the wall of the borehole. In the case of permeable layers, into the borehole fluid has penetrated, therefore, the indications obtained show the resistance of this Zones more precisely. With the special electrode distances given above as an example were, when the fluid is about five times the borehole diameter or has penetrated further into a zone, such as the actual resilience displayed in this zone.

Der Einfluß der Bohrlochflüssigkeit auf die erzielten Anzeigen kann dadurch noch weiter vermindert werden, daß die Elektroden A,, M1, M2, M1 und M2, in unmittelbarer Nähe der Bohrlochwand gehalten und von der unmittelbaren Berührung mit der Flüssigkeit während des Untersuchungsvorganges isoliert werden, wie in Fig. 2, 2 A und 2B gezeigt. The influence of the borehole fluid on the readings obtained can can be further reduced by the fact that the electrodes A ,, M1, M2, M1 and M2, kept in the immediate vicinity of the borehole wall and from immediate contact be isolated with the liquid during the examination process, as shown in Fig. 2, 2A and 2B.

In F i g. 2 ist ein nichtleitender Träger 110 gezeigt, der mittels eines elektrischen Kabels 33 durch das Bohrloch 10 bewegt werden kann und die Leiter 16, 17, 18, 19 und 20 (Fig. 1) enthält. Die Elektroden A1,A2,B1 und B2 sind an dem Träger 110 in der gleichen Weise und mit im wesentlichen gleichen Abständen wie in Fig. 1 angebracht, obwohl die Abstände gegebenenfalls auch verkleinert werden können, wodurch die Eindringtiefe des Stromes ebenfalls verringert wird. Die Elektroden A,, M1, M2, M1, und M2' haben eine kreisförmige Gestalt und werden in elektrischer Berührung mit der Wand des Bohrlochs 10 gehalten, aber vor unmittelbarem Kontakt mit der Bohrlochflüssigkeit 12 isoliert. In Fig. 2, a non-conductive support 110 is shown, which by means of an electrical cable 33 can be moved through the borehole 10 and the conductors 16, 17, 18, 19 and 20 (Fig. 1). The electrodes A1, A2, B1 and B2 are on the Carrier 110 in the same manner and spaced substantially the same as attached in Fig. 1, although the distances may also be reduced can, whereby the penetration depth of the current is also reduced. The electrodes A ,, M1, M2, M1, and M2 'have a circular shape and are in electrical Maintained contact with the wall of the borehole 10, but prior to immediate contact with the borehole fluid 12 isolated.

Damit sich die Elektroden den Anderungen des Durchmessers des Bohrlochs 10 anpassen können, können die einzelnen Elektroden in eine Anzahl gebogener Teile aufgeteilt sein, die alle an einem mechanisch getrennten, elektrisch isolierten Kissen angebracht sind. So können beispielsweise vier Kissen 111, 112, 113 und 114 (Fig. 2A) aus nachgiebigem, elektrisch isolierendem Werkstoff, z. B. In order for the electrodes to adapt to the changes in the diameter of the borehole 10 can customize the individual electrodes into a number of curved parts be divided, all on a mechanically separated, electrically isolated Pillows are attached. For example, four pillows 111, 112, 113 and 114 (Fig. 2A) made of flexible, electrically insulating material, e.g. B.

Gummi, getrennt voneinander mittels an dem Träger 110 befestigter Federn 115, 116, 117 und 118 gegen die Wand des Bohrlochs 10 gedrückt werden.Rubber, separately from each other by means of fastened to the carrier 110 Springs 115, 116, 117 and 118 are pressed against the wall of the borehole 10.

Wie in Fig. 2B gezeigt, kann jedes Kissen 111, 112, 113 und 114 mit einer glatten, an der Wand anliegenden Fläche versehen sein, in die beispielsweise eine Anzahl von Vertiefungen 119, 120, 121, 122 und 123 eingearbeitet oder eingegossen sind, die in einer senkrecht zur Achse des Bohrlochs 10 liegenden Ebene verlaufen. In der Vertiefung 119 ist ein bogenförmiger Teil der Elektrode Ao untergebracht, während die restlichen Vertiefungen 120, 121, 122 und 123 bogenförmige Teile der Elektroden MX, M2, M1, und M2 enthalten. Die Elektrodenteile sind vorzugsweise in die Vertiefungen 119 bis 123 eingelassen, um ein Reiben der Elektroden an der Wand des Bohrlochs zu verhüten. Diese Elektrodenteile können z. B. aus schraubenförmig gewundenem Nichromdraht hergestellt sein, so daß sie mit den Kissen 111 bis 114 gebogen werden können und eine große, freie elektrische Fläche aufweisen. Die einzelnen bogenförmigen Teile, die eine besondere Elektrode (Ao in Fig. 2A) bilden, sind durch isolierte Leiter 123 und 126 in Reihe geschaltet, so daß die einzelnen Elektoden etwa kreisförmig sind. As shown in Fig. 2B, each pad 111, 112, 113 and 114 may have a smooth one that lies against the wall Be provided in which for example a number of recesses 119, 120, 121, 122 and 123 incorporated or are cast in a perpendicular to the axis of the borehole 10 Run level. In the recess 119 is an arcuate part of the electrode Ao housed, while the remaining wells 120, 121, 122 and 123 are arcuate Parts of electrodes MX, M2, M1, and M2 included. The electrode parts are preferable recessed into the recesses 119 to 123 to prevent the electrodes from rubbing against the To prevent the wall of the borehole. These electrode parts can, for. B. from helical coiled nichrome wire so that it fits with the pads 111-114 can be bent and have a large, free electrical area. The single ones arcuate parts forming a particular electrode (Ao in Fig. 2A) are through insulated conductors 123 and 126 connected in series so that the individual electrodes are roughly circular.

Wenn der Träger 110 mittels des elektrischen Kabels 33 durch das Bohrloch 10 bewegt wird, passen sich die Oberflächen der Kissen 111 bis 114 der Wand des Bohrlochs an, und die Elektroden A,, Ml, M2, M1, und M2, kommen in elektrischen Kontakt mit der Wand des Bohrloches, sind aber gegen einen unmittelbaren elektrischen Kontakt mit der Bohrlochflüssigkeit isoliert. Demzufolge werden Anzeigen der Widerstandsfähigkeit der Massen in der Nähe des Bohrlochs 10 erzielt. Da für alle praktischen Zwecke die Elektroden A,, Mt, M2, M1, und M2' nur mit der Wand des Bohrlochs in elektrischer Verbindung stehen, werden diese Anzeigen durch die Widerstandsfähigkeit der Flüssigkeit in dem Bohrloch nicht beeinflußt. Die elektrische Verbindung zwischen diesen Elektroden und der Bohrlochflüssigkeit braucht jedoch nicht völlig unterbunden zu sein, da die Wirkung des von der Elektrode Ao ausgehenden Stroms weitgehend gerichtet ist. When the carrier 110 by means of the electrical cable 33 through the Borehole 10 is moved, the surfaces of the pads 111-114 of FIG Wall of the borehole, and the electrodes A1, M1, M2, M1, and M2, come in electrical Contact with the wall of the borehole, but are against an immediate electrical Isolated contact with the borehole fluid. As a result, there are indications of resilience of the masses in the vicinity of the borehole 10 is achieved. As for all practical purposes the electrodes A ,, Mt, M2, M1, and M2 'only with the wall of the borehole in electrical These indicators are related to the resistance of the liquid is not affected in the borehole. The electrical connection between these electrodes and the borehole fluid need not, however, be completely cut off because the effect of the current emanating from the electrode Ao is largely directional.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Ausrüstung an der Erdoberfläche gezeigt, die für die in Fig. 1 und 2 dargestellten Elektrodensysteme zur gleichzeitigen Erzielung von Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit des Materials in einer Zone dicht an der Wand des Bohrlochs und in einer Zone in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Wand des Bohrlochs verwendet werden kann. In Fig. 3 there is one embodiment of the equipment on the surface shown for the electrode systems shown in Fig. 1 and 2 for simultaneous Obtaining indications of the electrical resistance of the material in one Zone close to the wall of the borehole and in a zone in a relatively large distance from the wall of the borehole can be used.

In dieser Figur können die Leiter 16, 17, 18, 19 und 20 mit einem Elektrodensystem der in F i g. 1 und 2 gezeigten Art, etwa in der gleichen Art wie in Fig. 1 gezeigt, verbunden sein. In Reihe mit den einzelnen Leitern 16 bis 20 liegt je ein elektrischer Schalter 8, der fortlaufend mit einer verhältnismäßig niedrigen Frequenz, z. B. 15 Perioden pro Sekunde, durch geeignete Mittel, wie einen Elektromotor 54, auf zwei Stellungen umgeschaltet werden kann. Die konstante Stromquelle ist ebenfalls als Gleichstromquelle dargestellt.In this figure the conductors 16, 17, 18, 19 and 20 can be connected to a The electrode system shown in FIG. 1 and 2, roughly the same as shown in Fig. 1, be connected. In series with the individual ladders 16 to 20 is an electrical switch 8, which is continuously with a relatively low frequency, e.g. B. 15 periods per second, by suitable means such as a Electric motor 54 can be switched to two positions. The constant power source is also shown as a DC power source.

Wenn sich die Schalter 8 in den in Fig. 3 in ausgezogenen Linien gezeigten Stellungen befinden, ist das Elektrodensystem in der gleichen Weise, wie in Fig. 1 gezeigt, angeschlossen, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen elektrischen Elemente anzeigen. Demzufolge gibt die Meßvorrichtung 27 Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit des Materials in Zonen dicht an der Wand des Bohrlochs 10, wie oben im einzelnen beschrieben. When the switches 8 in the solid lines in FIG are in the positions shown, the electrode system is in the same way as shown in Fig. 1, with the same reference numerals referring to the same show electrical elements. Accordingly, the measuring device 27 displays the electrical resistance of the material in zones close to the wall of the borehole 10, as described in detail above.

Wenn sich die Schalter 8 in der in Fig. 3 in gestrichelten Linien gezeigten Stellung befinden, sind die Eingangsklemmen 50 und 51 der Verstärkervorrichtung 25 von den Leitern 17 und 18 abgeschaltet, während die Ausgangsanschlüsse 52 und 53 des Verstärkers von den Leitern 20 und 19 getrennt sind. If the switch 8 is shown in FIG. 3 in dashed lines are the position shown, the input terminals 50 and 51 of the amplifier device 25 disconnected from the conductors 17 and 18, while the output terminals 52 and 53 of the amplifier from conductors 20 and 19 are separated.

Um eine etwaige wesentliche Spannungsschwankung in den Eingangs- und Ausgangsstromkreisen der Verstärkervorrichtung 25 während der Zeit zu verhindern, in der diese Stromkreise geöffnet sind, können Kapazitäten 35 und 36 quer zu den Eingangs-und Ausgangsstromkreisen eingeschaltet werden.To avoid any significant voltage fluctuations in the input and To prevent output circuits of the amplifier device 25 during the time in which these circuits are open, capacities 35 and 36 can cross to the Input and output circuits are switched on.

Hierdurch kann die Verstärkervorrichtung 25 ihre degenerative Arbeit immer sofort wieder aufnehmen, wenn sie in den Stromkreis der Elektrodenreihe zurückgeschaltet wird.This enables the amplifier device 25 to do its degenerative work always resume immediately when switched back into the circuit of the electrode row will.

Während sich die Schalter 8 in der in gestrichelten Linien gezeigten Stellung befinden, ist auch eine Klemme der konstanten Stromquelle 34 von dem Leiter 20 abgeschaltet und mit der Erde 37 an der Erdoberfläche verbunden. Ferner sind die Leiter 17 und 18, die die zwischen den Elektroden Mj und M1' (Fig. 1) und zwischen den Elektroden M2 und bestehende Potentialdifferenz aufnehmen, jetzt mit den Eingangsklemmen 55 und 56 einer Verstärkervorrichtung 38 verbunden, die gegebenenfalls der Verstärkervorrichtung 25 ähnlich sein kann. Die Ausgangsanschlüsse 57 und 58 der Verstärkervorrichtung 38 sind mit der Erde 37 und mit dem Leiter 19 verbunden, der zu den Elektroden A1 und A2 führt. While the switch 8 is in the one shown in dashed lines Position is also a terminal of the constant current source 34 from the conductor 20 switched off and connected to earth 37 on the earth's surface. Furthermore are conductors 17 and 18 which are those between electrodes Mj and M1 '(Fig. 1) and between the electrodes M2 and record the existing potential difference, now with the input terminals 55 and 56 of an amplifier device 38 connected, optionally the amplifier device 25 can be similar. The output terminals 57 and 58 of the amplifier device 38 are connected to earth 37 and to conductor 19 leading to electrodes A1 and A2 leads.

Ein Umlegen der Schalter 8 in die in gestrichelten Linien gezeigten Stellungen verbindet auch den Leiter 17 mit einem Pol einer Meßvorrichtung 39 mit hoher Impedanz, deren anderer Pol an der Erdoberfläche geerdet ist. Das Instrument 39 zeigt die elektrische Widerstandsfähigkeit der Masse in Zonen an, die in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Wand des Bohrlochs 12 liegen. Wenn die Schalter 8 in ihre Anfangsstellungen zurückgebracht werden, werden die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Verstärkers 38 von den entsprechenden Leitern abgeschaltet. Demgemäß können Kapazitäten 40 und 41, die zu den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen quergeschaltet sind, vorgesehen sein, um die Eingangs- und Ausgangsspannungen der Verstärkervorrichtung 38 im wesentlichen konstant zu halten, während die Verstärkervorrichtung 38 von dem System abgeschaltet ist. Wenn die Schalter 8 in ihre frühere Stellung zurückkehren, gibt die Meßvorrichtung 27 wieder Anzeigen der Widerstandsfähigkeit der Materialien in der Nähe des Bohrlochs 10. A flip of the switch 8 in the one shown in dashed lines Positions also connects the conductor 17 to a pole of a measuring device 39 with high impedance, the other pole of which is grounded on the surface of the earth. The instrument 39 indicates the electrical resistance of the mass in zones that are in a relatively large distance from the wall of the borehole 12 lie. When the switches 8 are returned to their initial positions, the input and output terminals become of the amplifier 38 is disconnected from the corresponding conductors. Accordingly, can Capacities 40 and 41 that are cross-connected to the input and output ports are to be provided to the input and output voltages of the amplifier device 38 to hold substantially constant, while the amplifier device 38 of the system is switched off. When switches 8 return to their previous position, the measuring device 27 gives again indications of the resistance of the materials near the borehole 10.

Bei der Arbeitsweise der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wechseln die Schalter 8 ständig ihre beiden Stellungen, wenn das Elektrodensystem durch das Bohrloch bewegt wird. Wenn sich die Schalter in den Stellungen der ausgezogenen Linien befinden, gibt die Meßvorrichtung 27 Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in Zonen dicht an der Wand des Bohrlochs, und wenn sich die Schalter 8 in den Stellungen der gestrichtelten Linien befinden, gibt sie Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in Zonen, die in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Wand des Bohrschachtes liegen. In the operation of the in F i g. 3 alternate embodiment shown the switches 8 constantly their two positions when the electrode system through the Borehole is moved. When the switches are in the extended position Lines are located, the measuring device 27 gives indications of the electrical resistance of materials in zones close to the wall of the borehole, and when the switches 8 are in the positions of the dashed lines, it gives indications of the electrical Resistance of materials in zones that are in a relatively large area Distance from the wall of the well.

Die Meßvorrichtungen 27 und 39 sollten vorzugsweise so träge sein, daß sie etwa fortlaufende Anzeigen geben, ungeachtet der augenblicklichen Unterbrechungen durch die Schalter 8. Es können auch übliche Mittel zum Aussondern der Wechselstromkomponenten an den Eingängen der Meßvorrichtungen vorgesehen sein. Die Meßvorrichtungen 27 und 39 sind vorzugsweise dazu bestimmt, die Widerstandsfähigkeit als Funktion der Tiefe des Elektrodensystems in dem Bohrloch aufzuzeichnen. The measuring devices 27 and 39 should preferably be so slow that that they are about continuous ads give regardless of the momentary Interruptions by the switch 8. It is also possible to use the usual means for sorting out the alternating current components can be provided at the inputs of the measuring devices. The measuring devices 27 and 39 are preferably intended to measure the resistance as a function of the depth of the electrode system in the borehole.

Gleichzeitige Anzeigen der Widerstandsfähigkeit wie bei der Vorrichtung nach Fig. 3 können auch mit der in F i g. 4 gezeigten abgeänderten Form erreicht werden. Das hier nicht dargestellte Elektrodensystem kann die gleiche Form haben wie das in F i g. 1 oder 2 gezeigte und ist mit elektrischen Leitern 16, 17, 18, 19 und 20 versehen, die sich zur Erdoberfläche erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch eine Wechselstromquelle 42 von konstanter Stromstärke und einer Frequenz f1 durch den Leiter 16 mit der Elektrode A0 und durch den Leiter 20 mit den Elektroden B1 und B2 (F i g. 1 oder 2) verbunden. Ferner ist eine zweite Wechselstromquelle von konstanter Stromstärke und einer Frequenz 12 mit der Erde 37 und der Hauptstromelektrode A0 durch den Leiter 16 verbunden. Simultaneous display of resistance as with the device according to Fig. 3 can also with the in F i g. 4 achieved modified form shown will. The electrode system, not shown here, can have the same shape like that in Fig. 1 or 2 and is provided with electrical conductors 16, 17, 18, 19 and 20 which extend to the surface of the earth. In this embodiment however, is an AC power source 42 of constant current and frequency f1 through the conductor 16 with the electrode A0 and through the conductor 20 with the electrodes B1 and B2 (Fig. 1 or 2) connected. There is also a second AC power source of constant current strength and a frequency 12 with the earth 37 and the main current electrode A0 connected by conductor 16.

Die Leiter 17 und 18, die die Potentialdifferenzen der Frequenzen f1 und f, von den Elektroden M1 und Mj' aufnehmen, sind mit den. Eingängen der Verstärker 44 und 47 durch die Filter 45 und 48 verbunden, die dazu dienen, nur Ströme von den Frequenzen fl und 12 hindurchzulassen. Der Ausgang des Verstärkers 44, der ein Strom der Frequenz f1 ist, wird den Elektroden B1 und B2 durch den Leiter 20 und den Elektroden Al und A2 durch den Leiter 19 zugeführt. Auf ähnliche Weise wird der Ausgang des Verstärkers 47, der ein Strom der Frequenz 12 ist, den Elektroden A, und A2 durch den Leiter 19 und der geerdeten Stelle 37 an der Erdoberfläche zugeführt. The conductors 17 and 18, the potential differences of the frequencies f1 and f, pick up from electrodes M1 and Mj ', are with the. Amplifier inputs 44 and 47 are connected by filters 45 and 48, which serve to only receive currents from the frequencies fl and 12 to pass. The output of amplifier 44, which is a Current of frequency f1 is applied to electrodes B1 and B2 through conductor 20 and fed to the electrodes A1 and A2 through the conductor 19. In a similar way will the output of amplifier 47, which is a current of frequency 12, the electrodes A, and A2 fed through the conductor 19 and the grounded point 37 on the surface of the earth.

Die Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit erfolgen durch eine Meßvorrichtung 27 mit gro-.ßer Impedanz, die mit der Erde und mit dem Leiter 17 durch einen Filter 46 verbunden ist, der nur Strom der Frequenz fi hindurchläßt, und durch eine zweite Meßvorrichtung 39 mit .großer Impedanz, die mit der Erde und mit dem Leiter 17 durch einen Filter 49 verbunden ist, der nur Strom der Frequenz f2 hindurchläßt. The displays of the electrical resistance are carried out by a measuring device 27 with a large impedance connected to earth and to the conductor 17 is connected by a filter 46 which only lets through current of frequency fi, and by a second measuring device 39 with .großer impedance connected to the earth and connected to conductor 17 through a filter 49, the only current of frequency f2 lets through.

Der Teil des Systems, der die Stromquelle.42+ den Verstärker 44 und seinen Filter 45, die Meßvorrichtung27 und den Filter 46 und die damit verbundenen Elektroden umfaßt, bildet ein elektrisches Untersuchungssystem der in F i g. 1 gezeigten Art, und die Meßvorrichtung 27 gibt Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in Zonen dicht an der Wand des Bohrlochs. Andererseits- bildet der Teil des. Systems, der die. Quelle 43, den Verstärker 47 und seinen Filter 48, die Meßvorrichtung 39 und den Filter 49 und die damit verbundenen Elektroden umfaßt, ein elektrisches Untersuchungssystem, bei dem die Meßvorrichtung 39 gleichzeitige Anzeigen der elektrischen Widerstandsfähigkeit der Materialien in Zonen gibt, die in einem beträchtlichen Abstand von der Wand - des Bohrlochs liegen. That part of the system that contains the power source. 42 + the amplifier 44 and its filter 45, the measuring device 27 and the filter 46 and those associated therewith Comprises electrodes, forms an electrical examination system of the type shown in FIG. 1 shown Art, and the measuring device 27 gives indications of the electrical resistance of the materials in zones close to the wall of the borehole. On the other hand, the Part of the. System that the. Source 43, amplifier 47 and its filter 48, the Measuring device 39 and the filter 49 and the electrodes connected thereto, an electrical investigation system in which the measuring device 39 is simultaneous View the electrical resistance of the materials in zones that exist at a considerable distance from the wall - of the borehole.

Die Anzeigen, die mit elektrischen Untersuchungssystemen erzielt werden, die Formen der in Fig. 3 und 4 gezeigten Eitichtungen in Verbindung mit einem in F i g. 1 oder 2 gezeigten Elektrodensystem haben, sind doppelt nützlich. Erstens ermöglichen sie die Ermittlung der oben'angegebenen Werte der Widerstandsfähigkeit, und zweitens ist es durch Registrieren der beiden Anzeigen innerhalb derselben graphischen Darstellung möglich, die Lage der durchlässigen Formationen leicht zu bestimmen. The indications obtained with electrical examination systems the shapes of the seals shown in Figs. 3 and 4 in conjunction with one in FIG. 1 or 2 electrode system shown are doubly useful. Firstly, they enable the determination of the resistance values given above, and second, it is graphical by registering the two displays within the same Representation possible to easily determine the position of the permeable formations.

Gegenüber undurchlässigen Formationen werden die beobachteten Anzeigen etwa identisch sein, da die durch die Vorrichtungen 27 und 39 ausgemessenen Materialien etwa die gleiche elektrische Widerstandsfähigkeit haben, da dort keine Flüssigkeit eindringt.The observed displays are opposite to impermeable formations be approximately identical, since the materials measured by the devices 27 and 39 have about the same electrical resistance as there is no liquid penetrates.

Gegenüber durchlässigen Formationen, die Eindringungszonen von wesentlich anderer Widerstandsfähigkeit aufweisen als die nicht durchdrungenen Teile, werden die beiden Mëßvorrichtungen 27 und 39 erheblich verschiedene Anzeigen ergeben, da bei jeder eine anderei Tiefe untersucht wird. Auf diese Weise können die Grenzen der durchlässigen Schichten genau bestimmt werden.Opposite permeable formations, the penetration zones of essential have a different resistance than the parts not penetrated the two measuring devices 27 and 39 result in considerably different displays because at each a different depth is examined. That way, the limits can the permeable layers can be precisely determined.

In Fig. 5, 6 und 7 werden weitere abgeänderte Formen von ElektYodensystemen gezeigt, die in Verbindung mit den elektrischen Stromkreisen nach Fig. 1, 3 und 4 verwendet werden können. In Fig,5 sind eine Hauptstromelektrode A0 und eine Anzahl konzentrischer Elektroden M, M1 und A in die Vorderfläche eines Kispens 100 eingesetzt, das ständig gegen die Wand des Bohrlochs gedrückt werden kann. Dieses Kissen weist eine konzentrische Stromelektrode B1 auf, die in dem Kissen 100 außerhalb der anderen,Elektroden angebracht ist. In Figs. 5, 6 and 7, further modified forms of electrode systems are shown shown in connection with the electrical circuits of Figs. 1, 3 and 4 can be used. In Fig. 5, a main current electrode is A0 and a number concentric electrodes M, M1 and A inserted into the front surface of a Kispens 100, which can be constantly pressed against the wall of the borehole. This pillow shows a concentric current electrode B1, which is in the pad 100 outside of the other, electrodes is appropriate.

Wenn die Elektroden in dem Kissen 100 mit dem in F i g. i gezeigten Stromkreis verbunden sAind und das Kissen 100 an der Wand des Bohrlochs entlanggleitet, geht der Strom vor der Haupteluktrode A0 seitlich in die Formationen durch etwa vorhandene Schlammkuchen hindurch. Gemäß der Erfindung geht der Strom von der Elektrode A0 infolge der Nähe der. zur Stromrückführung dienenden Elektrode B nur ein kurzes; Stück iry die Formationen hinein. Demzufolge gebe'ii'Me.ssungen mit der Meßvorrichtung 27 (Fig. 1) uater Verwendung deE in Fig. 5 gezeigten Elektrodensystems Anzeigen der Widerstandsfähigkeit von Material ganz dicht an der Wand des BohriQshs. EiDe ssolche Anordnung - ist wertvoll zur Ermittlung ~v~,on~AnzeigeyX über die Widerstandsfähigkeit - äußerst flacher Eindringungszonen. When the electrodes in the pad 100 are connected with the method shown in FIG. i shown Are connected to the circuit and the pad 100 slides along the wall of the borehole, the current goes in front of the main electrode A0 laterally into the formations through about existing mud cakes through. According to the invention, the current goes from the electrode A0 due to the proximity of the. Electrode B serving for current return only a short one; Piece iry the formations into it. Accordingly, there are measurements with the measuring device 27 (Fig. 1) using the electrode system shown in Fig. 5 displays the resistance of material very close to the wall of the BohriQsh. EiDe Such an arrangement - is valuable for determining ~ v ~, on ~ displayyX about the resistance - extremely shallow penetration zones.

Die Elektrode B (Fig.5) braucht nicht in ein Kissen 100 eingebettet zu m, sondern könnte z. B. aus einem Metallring bestehen, der. um das Kissen herumgelegt ist. The electrode B (FIG. 5) does not need to be embedded in a cushion 100 to m, but could e.g. B. consist of a metal ring, the. wrapped around the pillow is.

In Fig. 6 ist ein Elektiddensystem. gezeigt, mit dem ähnliche Ergebnisse wie mit dem in Fig. 5 gezeigten Elektrodensystem erzielt werden können, wenn sie mit der in Fig.1 gezeigten elektrischen Schaltanordnung, verbuftden wird. In F i g. 6 enthält das Kissen 101 jed6ch ein geringere Anzahl von Elektroden, die vorzugsweis,e eine größere Oberfläche haben. Die Mittelelektrode 102 vereinigt die Funktionen der Elektroden A4 und M (Fig. 5), die Elektrode 103 die Funktionen -der Elektroden M' und A1 und die Elektrode 104 die Funktionen der Elektrode B. -Im Elektrodensystem nach F i g. 7 sind eine Anzahl zylindrischer Elektroden 105, 106, 107; 108, 109 senkrecht längs der Achse des Bohrlochs angeordnet. Ein Elektrodensystem dieser Art kann mit der elektrischen Schaltanordnungs nach F i g,1: verbunden werden. Die Mittelelektrode 105 ist dann mit den Leitern 16 und 17 verbunden. Die Elektroden 106 und 107 sind kurzgeschlossen und mit den Leitern 18 und 19 verbunden. Die Elektroden 108 und 109 sind kurzgeschlossen und mit dem Leiter 20 verbunden. Der von der Elektrode 105 ausgesendete Strom dringt somit etwa rechtwinklig zur Achse des Bohrlochs in die Formationen ein. Infolge der Nähe der den Strom zurückführenden Elektroden 108 und 109 dringt der Strom nicht tief in die Wand des Bohrlochs ein. Daher ähneln die Messungen mit einem solchen Elektrodensystem in Verbindung mit der Schaltanordnung nach Fig. 1 denen, die mit dem Elektrodensystem nach F i g. 1 erhalten werden. In Fig. 6 is an electride system. shown with the similar results as can be achieved with the electrode system shown in Fig. 5 if they with the electrical circuit arrangement shown in Figure 1, is connected. In F i G. 6, the pad 101 contains, however, a smaller number of electrodes, which preferably, e have a larger surface. The center electrode 102 combines the functions of electrodes A4 and M (Fig. 5), electrode 103 the functions of electrodes M 'and A1 and the electrode 104 the functions of the electrode B. -In the electrode system according to FIG. 7 are a number of cylindrical electrodes 105, 106, 107; 108, 109 arranged perpendicularly along the axis of the borehole. An electrode system of this Art can be connected to the electrical switching arrangement according to Fig. 1 :. will. The center electrode 105 is then connected to the conductors 16 and 17. The electrodes 106 and 107 are short-circuited and connected to conductors 18 and 19. The electrodes 108 and 109 are short-circuited and connected to conductor 20. The one from the electrode 105 emitted current penetrates approximately at right angles to the axis of the borehole the formations one. Due to the proximity of the current returning electrodes 108 and 109 the flow does not penetrate deeply into the wall of the borehole. Hence resemble the measurements with such an electrode system in connection with the switching arrangement according to Fig. 1 those who with the electrode system according to F i g. 1 can be obtained.

Die Elektrodensysteme nach den F i g. 5, 6 und 7 können natürlich auch zu gleichzeitigen Messungen der Widerstandsfähigkeit in zwei Untersuchungstiefen benutzt werden, wenn beispielsweise die in F i g. 3 und 4 gezeigten elektrischen Schaltanordnungen verwendet werden. The electrode systems according to FIGS. 5, 6 and 7 can of course also for simultaneous measurements of resistance in two depths of investigation can be used if, for example, in FIG. 3 and 4 electrical shown Switching arrangements are used.

Es können auch spontane Potentialmessungen erhalten werden, beispielsweise durch Messen des Gleichstrompotentials an der Elektrode Mr gegenüber der Erde gleichzeitig mit den Messungen der Wechselstromwiderstandsfähigkeit, die mit den in F i g. 1 und 4 gezeigten elektrischen Mitteln erzielt werden. Spontaneous potential measurements can also be obtained, for example by measuring the DC potential at the electrode Mr with respect to the earth at the same time with the measurements of the alternating current resistance, which are carried out with the methods shown in FIG. 1 and 4 can be achieved.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß die Erfindung neue und äußerst wirksame elektrische Untersuchungsverfahren und Vorrichtungen dafür vorsieht, die die Bestimmung der elektrischen Widerstandsfähigkeit von Erdmassen in einer oder mehreren Zonen in verschiedenen seitlichen Tiefen von der Wand des Bohrlochs mit größerer Genauigkeit als bisher ermöglichen. From what has been said it appears that the invention is new and extremely provides effective electrical testing methods and apparatus therefor which the determination of the electrical resistance of earth masses in an or multiple zones at different lateral depths from the wall of the borehole allow greater accuracy than before.

Die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen können natürlich im Rahmen der Erfindung abgeändert werden. Es kann beispielsweise in F i g. 3 der Ausgang der Verstärkervortichtung 38 zwischen Erde 37 und die Elektroden Bt und B2 oder zwischen Erde 37 und die Elektroden A1, j 4s7 ß und B2 geschaltet werden. Auch dient die beschriebene' Vorrichtung, die die Elektroden in elektrischemSontakt mit dem Bohrloch hält, nur zur Erläuterung, und es können auch andere geeignete Mittel für diesen Zweck verwendet werden. The various embodiments described can of course be modified within the scope of the invention. For example, in FIG. 3 of the Output of the amplifier device 38 between ground 37 and the electrodes Bt and B2 or between earth 37 and the electrodes A1, j 4s7 ß and B2 are connected. The device described, which puts the electrodes in electrical contact, is also used with the borehole stops, for illustration only, and there may be other suitable ones Funds are used for this purpose.

Pateutansprüche: 1. Vorrichtung zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes von Erdformationen, die ein Bohrloch umgeben, das von einer leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, ausgestattet mit einem in das Bohrloch absenkbaren Elektrodensystem, bestehend aus mehreren Elektroden, die in Richtung der Bohrlochachse in festen Abständen zueinander angeordnet sind, mit einer ersten, als Hauptstromelektrode dienenden Elektrode, die einen Strom in die Erdformationen aussendet, welcher zu einer Elektrode zurückgeführt wird, die sich an einer vom Elektrodensystem entfernten- Stelle befindet, weiter mit einem Paar miteinander durch einen isolierten Leiter verbundener Fokussierstromelektroden (zweite und drittewElektrode), die symmetrisch zur Hauptstromelektrode angeordnet und mit einem dem Hauptstrom phasengleichen Fokussierstrom so beschickt sind, daß der Hauptstrom in die die Bohrlochwandung umgebenden Erdformationen praktisch senkrecht eintritt, derart, daß der Potentialabfall in Achsrichtung des Bohrlochs zwischen der Hauptstromelektrode und den Fokussierstromelektroden mindestens weitgehend neutralisiert ist, weiter mit zwei Paar Potentialelektroden (vierte bis siebte Elektrode), die unter sich parallel geschaltet und symmetrisch zwischen der Hauptstromelektrode und den zwei Fokussierstromelektroden angeordnet sind und deren Eingangsspannungen dem Eingang eines Verstärkers zugeleitet sind, dessen Ausgangsstrom den Fokussierstromelektroden zugeführt wird zur selbsttätigen Regelung der Größe des Fokussierstromes in einer solchen Weise, daß die Eingangsspannung der Potentialelektroden zu Null wird, sowie mit einer (achten) Elektrode, die mit der Erdoberfläche in Kontakt steht, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Elektrode (B,) zur Rückführung des Stromes der stromaussendenden Elektroden (A,, A1, A2) außerhalb der Fokussierstromelektroden(A,, A2) und in einem solchen Abstand von der Hauptstromelektrode (A,) angeordnet ist, daß die Eindringtiefe des Hauptstromes in die Erdformation, gerechnet in der durch die Hauptstromelektrode (Ao) gehenden waagerechten Ebene, durch die Größenordnung des Abstandes zwischen der Elektrode (B1) für die Stromrückführung und der Hauptstromelektrode (Ae) gegeben ist. Patent claims: 1. Device for determining the electrical resistance of earth formations that surround a borehole that is covered by a conductive fluid is filled, equipped with an electrode system that can be lowered into the borehole, Consists of several electrodes, which are in the direction of the borehole axis at fixed intervals are arranged to each other, with a first serving as a main current electrode Electrode that sends a current into the earth's formations, which leads to an electrode which is located at a point remote from the electrode system, further comprising a pair of focusing current electrodes connected together by an insulated conductor (second and third electrode), which are arranged symmetrically to the main current electrode and are charged with a focusing current in phase with the main current in such a way that the main flow into the borehole wall surrounding earth formations practically perpendicular occurs in such a way that the potential drop in the axial direction of the borehole between the main current electrode and the focusing current electrodes at least largely neutralized is, further with two pairs of potential electrodes (fourth to seventh electrodes), the connected in parallel with each other and symmetrically between the main current electrode and the two focusing current electrodes are arranged and their input voltages are fed to the input of an amplifier, the output current of which is fed to the focusing current electrodes is supplied for automatic control of the magnitude of the focusing current in one in such a way that the input voltage of the potential electrodes becomes zero, as well with an (eighth) electrode in contact with the earth's surface, d a d u r c h g e - indicates that the electrode (B,) to return the current of the current-emitting electrodes (A ,, A1, A2) outside the focusing current electrodes (A ,, A2) and is arranged at such a distance from the main current electrode (A,), that the penetration depth of the main stream into the earth formation, calculated in the through the main current electrode (Ao) going horizontal plane, by the order of magnitude the distance between the electrode (B1) for the current return and the main current electrode (Ae) is given.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrode for current return consists of two individual electrodes (BX, B2) that are connected to each other connected by an insulated conductor and further symmetrical with respect to the main current electrode (Ao), but are arranged outside of the focusing current electrodes (Al, A2).

3. Device according to claim 1, characterized by a second, preferably located on the earth's surface current return electrode (37), which is from the main current electrode (A.) much further than the first current return electrode (Bt) is removed, as well as by additional control means for controlling the current of the focusing current electrodes according to the measurement with the additional Current return electrode (37) desired depth of penetration of the current.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by a switching device, which alternate between the current return electrodes (B1, B2 and 37) and the associated ones Switches on control and measuring devices.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that for feeding of the electrode system with the two current return electrodes (B ,, B2) alternating current a certain frequency and the electrode system with the current return electrode (37) Alternating current of a different frequency is used and means for separating the currents of the two frequencies before being fed to the two measuring devices assigned to them are provided.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the in the borehole can be lowered electrode system in a manner known per se from one another isolated, concentric arranged around the main current electrode (A0) Wrestling.

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the in the borehole retractable electrode system made of mutually insulated coaxial Rings of the same diameter consists.

Documents considered: French patent specification No. 939401; U.S. Patent No. 2446303.

Older patents considered: German Patent No. 1 020 418.