DD152637A5 - Verfahren zur prospektion von erdgas-und erdoellagerstaetten - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die Zuverlaessigkeit des Verfahrens dadurch zu erhoehen, dass saemtliche polarisierbaren Erdschichten, ausser denjenigen, die durch das Vorhandensein von Erdgas bzw. Erdoel geschaffen wurden, eliminiert werden. Bei dem erfindungsgem. Verfhren werden wenigstens zwei Paare von Elektroden in die Erdoberfl. eingebracht.Ein Paar uebertraegt ein Signal in den Erdboden, u. das andere Paar empfangt das Signal.Bei richtiger Verarbeitung koennen die Polarisation u. der elektr. Eigenwiderstand des Erdbodens berechnet werden Die einzelnen Teile der Anordnung werden in einer solchen Art und Weise aufgebaut, dass gewaehrleistet ist, dass die elektromagnetische Kopplung bestimmt und aus den Messungen eliminiert werden kann. Die Elektrodenabstaende koennen variiert werden, um sich auf die anomale Schicht zu konzentrieren. Wenn eine anomale Schicht entdeckt ist, wird eine Untersuchungsbohrung durchgefuehrt, um die natuerliche Beschaffenheit des Materials zu bestimmen, das fuer die Anomalie verantwortlich ist.

Description

17 85 1 ~^Λ~~ Berlin, den 20.8.1980

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Verfahren zur Prospektion von Erdgas- und Erdöllagerstätten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum indirekten Nachweis des Vorhandenseins von Erdgas·» und Erdöllagerstätten.

Charakteristik der bekannten technischen. Lösungen

Zum Prospektieren von unterirdischen Lagerstätten sind elektrische Verfahren seit langem bekannt. Bei diesen Verfahren handelt es sich meist um Verfahren für die induzierte Polarisation (IP-Verfahren). Sie beruhen darauf, daß ein im Erdboden erzeugtes elektrisches Feld elektrische Ladungen und Entladungen im Boden hervorruft, insbesondere in den Grenzschichten zwischen den Schichten der Lagerstätten und anderen Materialien, die zu Unterbrechungen und Änderungen des normalen elektrischen Feldes führen, aus denen dann Rückschlüsse auf die Bodenbeschaffenheit gezogen werden. Das elektrische Feld wird dadurch erzeugt, daß mittels Elektroden ein elektrischer Strom in den Erdboden geleitet wird. Das elektrische Feld wird nun derart untersucht, daß systematisch Spannungsunterschiede zwischen entlang einer oder mehrerer Profillinien liegenden Paaren von Elektroden gemessen r/erden, die von ersteren Elektroden in Abstand angeordnet sind« Diese Spannungsunterschiede sind aber von Störungen überlagert, die in der Praxis zu erheblichen Schwierigkeiten führen. Die Störungen rühren von Polarisationseffekten, d« h. Potentialunterschiedan von in dsn Erdboden eingebrachten Elektroden auf

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Grund von galvanischen Strömen oder Konzentrationsunterschieden von in dem Erdboden vorhandenen Elektrolyten und von Erdströmen her. Die Verwendung von Wechselstrom reduziert das Haß der Polarisation.

Bei Anwendung eines Wechselstrom-IP-Verfahrens wird ein Wechselstrom mittels Elektroden in die Erde geleitet. Zwischen dem zugeführten Wechselstrom und der zwischen Meßel^ktroden gemessenen Wechselspannung wird die Phasendifferenz ermittelt, wobei eine Spannung, die dem Primär» strom proportional ist, und die gemessene Wechselspannung jeweils an zugeordnete Plattenpaare in einem Oszilloskop angeschlossen werden und der Phasenwinkel aus der Lissabons-Figur auf dem Bildschirm des Oszilloskops bestimmt wird. In diesem Fall muß das Meßsystem ein verhältnismäßig breites Band haben, was eine höhere Empfindlichkeit für Störungen von Erdströraen zur Folge hat» so daß die Meßergebnisse stark verfälscht sind.

Es ist ein IP-Wechselstrom-Verfahren bekannt, bei dem die von den Meßelektroden gemessene Spannung verstärkt wird und die Amplituden verschiedener Frequenzenbri-teinander verglichen werden«, Auch dieses Verfahren wird von Erd-Stromstörungen ungünstig beeinträchtigt.

Ferner ist ein Verfahren mit Wechselstromkompensierung bekannt, wobei die gemessene Spannung bezüglich der Phase und 6er Amplitude in Beziehung zu dem zugeführten Wechselstrom ermittelt wird. Dazu ist zwischen der Stromquelle und dem Meßgerät ein Leitungsanschluß vorgesehen, um das nötige Synchronisationssignal zu übertragen. Die etwas schwer handhabbare Synchronisationseinrichtung ist durch den Einsatz einer Präzisionsuhr, beispielsweise ein Quarzoszillator, die dem Meßgerät zugeordnet ist, vereinfacht worden. Die Uhr synchronisiert den Kompensationsspannungs-

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generator rait dem Eingangsvvechselst rorn, wobei die Uhr milder Wechselstromspeisung von der Stromquelle vorsynchronisiert ist, so daß die Uhr relativ dazu mit einer bestimmten Phasenverschiebung arbeitet.

Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Zuverlässigkeit des Verfahrens der Prospektion von Erdgas- und Erdöllager stätten zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren derart auszugestalten, daß sämtlich«polarisierbaren Erdschichten, außer denjenigen, die durch das Vorhandensein von Erdgas bzw. Erdöl geschaffen wurden, eliminiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß¹durch ein Verfahren zum indirekten Nachweis des Vorhandenseins von Erdgas- und Erdöllagerstätten in Erdschichten durch Kartierung von elektrischen Anomalien im Rahmen der oberflächennahen Bodenforschung, die augenscheinlich durch einen Erdgas- und Erdölausbiß (Gas- bzw. Ölaustritt an der Oberfläche) hervorgerufen werden, gelöst. Incfer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird von einer regelmäßigen Anordnung von Elektroden Gebrauch gemacht, um den Strom in den Boden zu übertragen und die sich ergebenden zusammengesetzten Spannungen zu empfangen. Sowohl die Größe als auch die Phase der Spannung wird relativ zu den Werten für den übertragenen 3rom gemessen.

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Auf Grund der Größe der empfangenen Spannung wird ein scheinbarer spezifischer Widerstand der Erde berechnet und auf Grund der Phase des empfangenen Signals eine gemessene Phase bestimmt, die eine Beziehung sowohl zu der anomalen Polarisation in der Erde als auch zu der elektromagnetischen Kopplung in der regelmäßigen Anordnung aufweisen. Das Signal wird dann weiterhin behandelt, um die Einflüsse der elektromagnetischen Kopplung zu eliminieren. Der sich ergebende entkoppelte Phasenwinkel weist exakt auf anomal polarisierbares Material in der Erde hin. Das verarbeitete Signal wird sodann kartiert, um den scheinbaren spezifischen Widerstand und/oder die entkoppelten Phasenwinkelwerte zu veranschaulichen.

Wenn eine vvohldefinierte Anomalie durch die Kartierung des scheinbaren spezifischen Widerstandes und/oder des entkoppelten Phassnwinkels vorliegt, handelt es sich oftmals um eine oberflächliche elektrische Anzeige für eine tiefere Erdgas- bzw« Erdöllagerstätte, möglicherweise auf Grund von Änderungen in den oberflächlichen elektrischen Eigenschaften der Erde als Ergebnis eines Erdgas- bzw. Erdölausbisses (Gas- bzw. ölaustritt an der Oberfläche) aus der tieferen Lagerstätte,

Die vorliegende Erfindung beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Konzentrierung auf die oberflächliche anomale Formation durch Veränderung des Zwischenraumes der regelmäßigen Anordnung und somit der Tiefe des Eindringens. Die Anomalien werden des weiteren in der Weise ausgewertet, indem billige oberflächliche Bohrlöcher in die anomale Formation gebohrt und die Gesteine untersucht werden, um zu bestimmen, ob die Anomalie dem Erdgas- bzw. Erdölausbiß oder etwaigen anderen physikalischen Phänomenen zuzuschreiben ist.

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Im einzelnen ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gegeben, daß ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung ipit der besagten Schicht gebracht wird; ein Stromerzeuger an das erste Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in Reihe mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Stromcharakteristik geschaLtet wird; ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden unter gleichzeitiger räumlich getrennter Anordnung zu dem ersten Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird; eine Meßeinrichtung zur Messung der Spannungscharakteristik an das zweite Paar von Elektroden angeschlossen wird; die ersten und zweiten Anschlüsse in einer vorbestimmten Anordnung orientiert werden, um eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen für jede Anordnung der Paare der Elektroden und den ersten und zweiten Anschlüssen zu erhalten; ein Strom zu dem ersten Paar von Elektroden und Speichern der gemessenen Stromcharakteristik zugeleitet wird; eine Spannungscharakteristik an dem zweiten Paar von Elektroden erhalten wird als Folge des eingeprägten Stromes und Speicherung der gemessenen Spannungscharakteristik unter Zeitsynchronismus mit der gespeicherten Stromcharakteristik; die gemessene Phasenwinkeldifferenz zwischen der gespeicherten Stromcharakteristik und der gespeicherten Spannungscharakteristik bestimmt wird; der scheinbare elektrische Eigenwiderstand der Schicht aus der gespeicherten Strom- und Spannungscharokteristik bestimmt wird; und eine Anomalie für die Schicht aus der gemessenen Phasenwinkeldifferenz und den Eigenwiderctandswerten durch die Bestimmung eines ent-

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koppelten Phasenwinkels ermittelt wird, der der Differenz zwischen dem gesessenen Phasenwinkel und dem entsprechenden Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung bei demselben elektrischen Eigenwiderstand entspricht.

Der gemessene Phasenwinkel ($m) zwischen der eingeprägten Stronicharakteristik und der empfangenen Spannungscharakteristik· wird mittels Kreuzkorrelatoren der eingeprägten Stroracharakterietik mit der Sinus- und Kosinuswellenform, die eine Frequenz gleich der Frequenz des eingeprägten Stromes aufweist j um die Phase des Stromes (<f>j) zu bestimmen, durch Kreuzkorrelation der sich ergebenden Spannungscharakteristik sowohl mit dem Sinus als auch mit dem Kosinus dor Frequenz des eingeprägten Stromes, um die Phase der Spannung (0_V) zu bestimmen, und durch Berechnung des gemessenen Phasenwinkels (0^) durch den Ausdruck 0_M = 0_V - φj bestimmt*

Der scheinbare Eigenwiderstand wird durch Bestimmung der Größe der Spannung aus der empfangenen Spannungscharakteristok durch Bestimmung der Größe des Eingangsstromes der gemessenen Stromcharakteristik, durch Bestimmung des Verhältnisses der Spannung mit Bezug auf den Strom und durch Multiplikation des Verhältnisses mit dera geometrischen Faktor für die Strom·» und Spannungselektrodenanordnung ermittelt.

Der entkoppelte Phasenwinkel (φ_ο) wird durch Berechnung des gemessenen Phasenwinkels (0_M), durch Berechnung des Phasenwinkels der elektromagnetischen Kopplung (0cm) und durch die Bestimmung von Φ = C₁ - 0_EM ermittelt« Das erfindungsgemäße Prospektionsverfahren kann auch dadurch gegeben sein, daS ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in die Erdober-

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fläche in elektrischer Verbindung mit der Schicht eingebracht wird; ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in die Erdoberfläche in elektrischer Verbindung mit der Schicht und in einem vorbestimmten Abstand von den ersten in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden eingebracht wird; ein Strom durch erste Leiter in die Schicht bsi dem zweiten Paar von Elektroden zugeführt wird; die Spannungscharakteristika an dem ersten Paar von Elektroden durch die ersten Leiter übertragen werden; die ersten und zweiten Leiter in einer solchen Art und Weise angeordnet und orientiert rcsrden, daS eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den Leitern hervorgerufen wird; und die Charakteristika des Stromes, der der Schicht bei dem zweiten Paar von Elektroden in Zeitsynchronismus mit den Spannungscharakteristika von dem ersten Paar von Elektroden zugeführt wird, gespeichert werden. Zum Zweck der ßerechenbarkeit dar elektromagnetischen Kopplung zwischen den ersten und zweiten Leitern werden die ersten Leiter aus einem Paar verdrillter Leitungen zwischen der Stromquelle und der Stelle der Elektroden gebildet; werden die zweiten Leiter aus einem zweiten Satz von verdrilltsn Leitungen zwischen der Meßstelle und der Stelle der Elektroden gebildet und parallele Teile in einem vorbestimmten und festgelegten Abstand voneinander angeordnet.

Die Leiter werden zueinander in räumlich getrennter Anordnung parallel angeordnet, wobei eine Isolierung zwischen den Leitern vorgesehen wird und diese gleichmäßig längs des in räumlich getrennter Anordnung parallel verlaufenden Teiles verteilt ist.

Der Strom wird den ersten Elektroden aufeinanderfolgend eingeprägt,, Die empfangenen charakteristischen Spannungen

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an den zweiten Elektroden werden zusammen mit den Charakteristika des aufeinanderfolgend eingeprägten Stromes gespeichert» Dede gespeichert« charakteristische Spannung und jeder gespeicherte charakteristische Strom werden algebraisch zu der vorhergehend gespeicherten charakteristischen Spannung und dem vorhergehend gespeicherten charakteristischen Strom addiert, um eine zusammengesetzte einzelne charakteristische Spannung und einen zusammengesetzten einzelnen charakteristischen Strom zu bilden« Das Prospektionsverfahren kann auch dadurch gegeben sein, daß eine erste Gruppe von Elektroden in die Erdoberfläche in einem vorauegewählten Abstand "A" eingebracht wird, eine zweite Gruppe von Elektroden in die Erdoberfläche in einem Abstand M(A) parallel und symmetrisch auf jeder Seite der ersten Elektroden eingebracht wird, wobei M eine Konstante darstellt; eine Anomalie der Schicht für den Elektrodenabstand bestimmt wird, der Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden um einen Faktor A*=A*b, wobei "b" einer Zahl außer der "0" entspricht, verändert wird; für den neuen Wert von "b" die zweite Gruppe von Elektroden erneut im Abstand M in die Erdoberfläche eingebracht und die elektrische Anomalie für die Schicht bestimmt wird; der Wert von "b" für eine Reihe von Abständen inkremal verändert wird, bis ein Maximalwert für die elektrische Anomalie bestimmt ist; und die verbleibende elektrische Prospektion über dem Gebiet mit dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden unter Gewährleistung des bestimmten Maximalwertes für die elektrische Anomalie weitergeführt wird.

Die elektrische Anomalie wird dabei durch Erzeugung eines Stromflusses in einer bestimmten Tiefe in der Schicht und durch Nachweis oqt Spannung auf Grund des Empfanges dieser

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Stromflüsse, durch Ermittlung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannungen und durch Ausnutzung der Strom- und Spannungscharakteristika zur Bestimmung der elektrischen Anomalien ermittelt.

Die Größen "b" und "A" können so gewählt werden, daß "b" eine positive Zahl und "A" ein im voraus ausgewählter Mindestabstand, oder aber "b" eine negative Zahl mit einem Wert kleiner als "A" und "A" ein im voraus gewählter Maximalabstand sind.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Leitern aufrechterhalten» Es wird der Strom durch die Leiter zu den Elektroden gemessen, und die durch die Spannungsmeßeinrichtung gemessene Spannung und der in Zeitsynchronismus gemessene Strom werden aufgezeichnet. Diese Schritte werden an einer einzelnen Stelle sehr oft wiederholt und die Daten algebraisch in Zeitsynchronismus mit den vorhergehend erfaßten Daten addiert. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, daß der scheinbare Eigenwiderstand der Schicht unter der regelmäßigen Anordnung bestimmt wird; der entkoppelte Phasenwinkel der Schicht unter der regelmäßigen Anordnung bestimmt wird; Teile der Schicht mit der elektrischen Anomalie unter Verwendung von Werten des bestimmten scheinbaren Eigenwiderstandes und des entkoppelten Phasenwinkels ermittelt werden; eine Probe der Schicht, die mit Hilfe der bestimmten elektrischen Anomalie ermittelt ist, genommen wird, und die Probe zur Bestimmung der Zusammensetzung der die elektrische Anomalie hervorrufenden Schicht analysiert wird, so daß die durch die Erdgas- bzw. Erdöl-

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lagerstätte hervorgerufenen Anomalien iodentifiziert werden können.

Eine weitere Variante der Erfindung ist dadurch gegeben* daß ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird; ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird; das erste Paar von Elektroden unter Verwendung einer ersten Leitung an einen Leiter, 6er mit einer Stromquelle verbunden ist, angeschlossen wird; das zweite Paar von Elektroden unter Verwendung einer zweiten Leitung an ein Gerät zur Spannungsmessung angeschlossen wird, wobei es sich um die Spannung handelt, die an dem zweiten Paar von Elektroden empfangen wird; ein gleichmäßiger Abstand zwischen den ersten und zweiten Leitungen hergestellt wird, wobei jeder Teil der zweiten Leitung zu der ersten Leitung parallel verläufty jede Seite der ersten Leitungen unter Verwendung einer ersten und zweiten Verzweigungsstelle mit den ersten Elektroden verbunden werden, wobei die ersten und zweiten Verzweigungsstellen auf derjenigen Seite des Teiles der ersten Leitung positioniert werden, die von d©r zweiten Leitung gleichmäßig weit entfernt ist; und die Leiter mit der ersten Verbindungsstelle verbunden werden, die mit der zweiten Verbindungsstelle zusaramengeschaltet ist, und anschließend eine Verbindung der Leiter mit der zweiten Verzweigungsstelle hergestellt wird, die mit der ersten Verbindungsstelle zusammengeschaltet wird, so daß irgendeine Differenz in den Messungen an jeder der Verzweigungsstellen auf Grund von Streuverlusten in dem System nachgewiesen werden kann.

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Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der. Erfindung besteht darin, daß in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit der Schicht in die Erdoberfläche zum Zwecke der Erzeugung eines Stromes eingebracht werden, der über verschiedene Strombahnen in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, um die Spannung nachzuweisen, die durch den Empfang dieser Stromflüsse hervorgerufen wird; die Elektroden zur Aufnahme der Stromflüsse bei unterschiedlichen Tiefen in der Schicht umgesetzt werden; und die Elektroden gemäß den gegebenen Notwendigkeiten umgesetzt werden, bis die sich ergebende Spannung anzeigt, daß der maximale Anteil des Stromflusses durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt. Es kann vorgesehen sein, daß zusätzlich die Schritte zur Bestimmung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung sowie zur Ausnutzung der Strom- und Spannungscharakteristika.durchgeführt werden, um zu messen, sobald der maximale Anteil des Stromflusses durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt. Zur Durchführung des Verfahrens kann auch vorgesehen sein, daß in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit der Schicht in die Erdoberfläche zum Zwecke der Erzeugung eines Wechselstromes eingebracht werden, der über eine Strombahn in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, und um die Spannung nachzuweisen/ die durch den Empfang dieses Stromflusses hervorgerufen wird; die Frequenz des Wechselstromes geändert wird, um zu veranlassen, daß der Strom auf verschiedenen Strombahnen in unterschiedlicher Tiefe durch die Schicht hindurchfließt;· und die Frequenz gemäß den gegebenen Notwendigkeiten geändert wird, bis die sich ergebene Spannung anzeigt, daß ein maximaler Stromanteil über eine Strombahn fließt, die sich innerhalb der Schicht befindet« Es ist möglich, daß die zu untersuchende Schicht unter der

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Erdoberfläche, aber oberhalb der Lagerstätte seitliche Veränderungen der Polarisierbarkeit aufweist, die hervorgerufen werden durch ein polarisierbares Material in einem Teil der Schicht auf Grund der Effekte durch die tiefer liegende Erdgas- bzw«, Erdöllagerstätte sowie durch Materialien in anderen Teilen der Schicht, die in signifikanter Weise weniger stark polarisierbar sind, und zwar wegen de© Fehlens aer Effekte der tiefer gelegenen Erdgas- bzw« Erdöllagerstätte.

In diesem Fall wird ein Sirom erzeugt* der unter Verwendung von Elektroden unter Einbringung in die Erdoberfläche auf Strombahnen durch die Erde fließt, und die sich dabei ergebende Spannung nachgewiesen wird; die Tiefe der Schicht, di© das polarisierbare Material enthält, auf Grund der nachgewiesenen Spannung bestimmt wird; und Proben des polarisierbaren Materials aus aer Schicht zum Zwecke der Feststellung der Materialbestandteile in der Schicht entnommen werden, so daß die durch die Einflüsse der Erdgasbzw. Erdöllagerstätte hervorgebrachten polarisierbaren Materialien ermittelt werden können.

Die Tiefe des polarisierbaren Teiles der Schicht wird durch die Bestimmung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung sowie durch die Ausnutzung der Strom- und Spannungscharakteristika zuHj Zwecke der Feststellung, daß der maximale Anteil des Stromes durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt, ermittelt.

%um Vergleich mit dem polarisierbaren Material kann eine zusätzliche Probe des nicht-polarisierbaren Materials aus des nicht-polarisierbaren Teil der Schicht in der Nähe des polarisierbaren Teiles entnommen werden» Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, daß in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit aer Schicht in die Erdoberfläche

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zum Zwecke dor Erzeugung eines Stromes eingebracht werden, der über verschiedene Strombahnen in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, ura die Spannung nachzuweisen, die durch den Empfang dieser Stromflüsse hervorgerufen wird; die Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung bestimmt werden; und die Strom- und Spannungscharakteristika zur Ermittlung der sich auf Grund der Schicht ergebenden Anomalien ausgenutzt werden.

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Die.Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die schernatische Wiedergabe eines Einsatzlageplanes zur Durchführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. l(a): den Schnitt l(ä)~l(a) der elektrischen Leitung nach Fig. 1;

Fig. 2: ein Schema zur Veranschaulichung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung unter Durchführung der elektrischen Vermessung;

Fig. 3: ein Datenflußplan des Datenverarbeitungsschemas;

Fig. 4: ein Vektordiagramm der verschiedenen Komponenten des elektromagnetischen Feldes für die Elektrodenanordnung;

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Fig. 5: eine Kurvendarstellung des Phasenwinkels gemäß dem elektromagnetischen Kopplungsglied (oder gemäß der elektromagnetischen Kopplung) über einem homogenen Halbraum für eine regelmäßige Anordnung mit verschiedenen Längen und beinhaltet eine repräsentative graphische Darstellung von ge-. messenen Phasenwinkeln unter Oberlagerung in bezug 'auf eine Kurvendarstellung einer Kurve des Phasenwinkels der theoretischen elektromagnetischen Kopplung;

Fig. 6: eine Veranschaulichung der Tiefe des Eindringens für verschiedene Zwischenräume der Schlumberger-Anordnung;

Fig. 7: eine zusammenfassende Darstellung der Schritte» die notwendig sind, um eine oberflächennahme Anomalie auszuwerten;

Fig. 8: eine graphische Kurvendarstellung des scheinbaren spezifischen Widerstandes, der gemessenen Phasenwinkel und der entkoppelten Phasenwinkel längs einer Profillinie einer tatsächlichen Einsatzprüfung über einer seismischen Anomalie in Nebraska;

Fig. 9: eine graphische Darstellung einer entkoppelten Phasenwinkelanomalie im Hinblick auf eine 190,5-m-Anordnung von einer tatsächlichen Vermessung über einem Erdgasfeld im südöstlichen Oklahoma; .

Fig.10: eine graphische Darstellung der Anomalie des spezifischen elektrischen Widerstandes im Hinblick auf eine l9O,5-m~Anordnung über demselben Erdgasfeld im südöstlichen Oklahoma;

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Fig. 11: eine graphische Darstellung einer, entkoppelten Phasenwinkelanomalie im Hinblick auf die 762-m-Anordnung von einer Vermesssung über demselben Erdgasfeld entsprechend den Fig. 9 und 10;

Fig. 12: eine graphische Darstellung einer Anomalie des spezifischen elektrischen Widerstandes im Hinblick auf eine 762-m-Anordnung einer Vermessung über demselben Erdgasfeld gemäß äen Fig. 9 und 10;

Pig. 13: eine graphische Darstellung der gemessenen und berechneten spezifischen elektrischen Widerstände zusammen mit einer graphischen Darstellung der gemessenen und berechneten entkoppelten Phasen an einer Stelle der in den Fig. 9 und 10 wiedergegebenen Fläche;

Fig. 14: eine graphische Darstellung eines Tiefenmodelles der Erde unter Verwendung der in Fig„ 13 wiedergegebenen Daten zusammen mit spezifischen elektrischen Widerständen in dem abwärts gerichteten Bohrloch und den Phasenmessungen an der vorgenannten Stelle und

Fig. 15: eine graphische Darstellung eines Tiefenmodelles der Erde zusammen mit spezifischen elektrischen Widerständen in dem abwärts gerichteten Bohrloch und mit Phasenmessungen an einer Stelle entfernt (aber in der Nähe) von dem in den Fig. 9 und wiedergegebenen Erdgasfeld.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, aber im besonderen auf die Fig„ 1, l(a) und 2, wird eine bevorzugte Einsätzen-

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Ordnung für die Durchführung der elektrischen Messungen veranschaulicht. Bei der weiter oben erwähnten Anordnung handelt es sich um eine solche Gruppierung, die im allgemeinen als Schlumberger-Anordnung bekannt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 setzt sich die Schlumberger-Anordnung aus einem ersten Paar von Elektroden 10a und 10b zusammen, verbunden durch Leitungen 11 bzw. 12 mit einem verdrillten Paar 13 und sodann mit einer Stromquelle 14, Die Stromquelle 14 beinhaltet eine Meßeinrichtung 27 zur Messung der Stromcharakteristik für den Nachweis der Stromphase und dar Stromgröße, wenn die Untersuchung in dem Frequenzbereich durchgeführt wird, oder für den Nachweis der Wellenforrnen und der -größe, wenn es sich um den Zeitbereich handelt, wobei die Zuleitung über die Leitungen 11 und 12 zu den Elektroden 10a und 10b erfolgt. Ein zweites Paar Elektroden 15a und 15b ist über ein Paar von Leitungen 16 und 17 und über ein verdrilltes Paar 18 mit einem Analysator 19 verbunden, der sich in der Regel in einem LKW 20 befindet. Vorhanden ist ebenfalls eine Meßeinrichtung 23 zur Messung der Spannungscharakteristik für den Nachweis der Phase und Größe der Spannung. Die Elektroden 10a und 10b umfassen im allgemeinen eine Vielzahl von Elektroden 10"a und 10*b, die mit dem Boden parallel zu aer Leitung 12 verbunden sind, so daß der Übergangswiderstand mit der Oberfläche des Bodens 21 unterhalb einer maximal zugeordneten Größe liegt. Desgleichen umfassen die Elektroden 15a und 15b eine Vielzahl von Elektroden 15*a und 15'b, die durch eine Vielzahl von Leitungen 22 parallel zu dem Boden verbunden sind, so daß der Übergangswiderstand der Elektrode 15b durch den Boden kleiner als ein maximal vorgeschriebener Widerstand sein wird. Um einen guten Kontakt mit dem Boden zu gewährleisten, können sämtliche

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Elektroden lO'a; lO'b in den Gruppierungen 10a *und 10b sowie 15'a; 15'b in den Gruppierungen 15a und 15b mit Salzwasser und einem Reinigungsmittelgemisch oder einem anderen geeigneten Mittel umgeben werden, um den Übergangswiderstand auf die vorgeschriebene maximale Größe zu reduzieren.

Bei einer Schlumberger-Anordnung wird der Zwischenraum zwischen den Elektroden 15a und 15b gemäß Fig. 1 durch die Größe "a" definiert. Der Abstand zwischen den Elektroden 10a und IGb ist gleich "2a" oder gleich dem doppelten Wert des Abstandes zwischen den Elektroden 15a und 15b. Auch ist der Abstand zwischen den Elektroden 15a und 10a derselbe tsrie der Abstand zwischen den Elektroden 15b und 10b. Typischerweise kann der gesamte Zwischenraum zwischen 10a und 10b zwischen einigen 100 m und einigen 1000 ra variieren.

Die Stromquelle 14 muß in der Lage sein, einen periodischen Niederfrequenzstrom zu erzeugen. Der Strom muß vorzugsweise eine gleichmäßig variierende Wellenform aufweisen. Wenn die Wellenform beispielsweise Obergangsvorgänge mit großer Anstiegsgeschwindigkeit enthält, könnte auf induktivem Wege ein Rauschen dem Empfänger 19 zugeleitet werden, oder die Eit dem Empfänger verbundenen Leitungen könnten zu einem oichtlinearen Verhalten in dem Empfänger beitragen. Die Frequenz des niederfrequenten Stromes beträgt typischemeise 0,1 Hz; die Frequenz kann jedoch von 0,001 bis 100 Hz variieren. Der Generator muß vorzugsweise eins Mindestleistung von ungefähr 2,5 kW mit einem typischen Strom in den Boden von 2 bis 5 Ampere und einer Spannung von 200 bis 500 Volt aufweisen.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Meßeinrichtung 27 zur Messung der Stromcharakteristik und die Meßeinrichtung 23 zur Messung der Spannungscharakteristik zu einer Meßeinrichtung als Teil des Analysators 19 zusammengefaßt. Der Analysator 19 kann ein programmierbares Gerät darstellen und über die Fähigkeit verfügen, auf automatischem Wege unter Einsatzbedingungen alle die Größen zu berechnen, die in den nachfolgenden Teilen der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden.

Es ist desgleichen vorzuziehen, daß die Stromquelle 14 von der Schaltung des Analysators 19 isoliert wird. Wenn irgendwelche Streuung des Stromes von der Stromquelle 14 zu dem empfindlichen Analysator 19 gelangt, wird die Messung dadurch gestört. Um zu gewährleisten, daß es zu keinem Durchschlag der Isolation kommt, kann es erwünscht sein, den Sender und Empfänger in verschiedenen LKW entsprechend der wiedergegebenen Situation getrennt unterzubringen.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß ein bedeutendes Kriterium für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung in der Aufrechterhaltung einer bestimmbaren elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leitungen 13; 18; 11 und 16 besteht, im besonderen insofern, als diese Leitungen parallel zueinander verlaufen, weil die Energie von der Übertragungsleitung 11 zu der Empfangsleitung 15 gekoppelt ist. Um nun eine bestimmbare elektromagnetische Kopplung vorzusehen, wenn die Leitungen parallel zueinander verlaufen, ist eine Bandleitung 30 zwischen den Verzweigungstellen 31 und 32 vorgesehen. Die Bandleitung 30

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ist in Fig. l(a) wiedergegeben, wobei wir es mit einem Querschnitt der in Fig. 1 wiedergegebenen Bandleitung 30 zu tun haben. Die Bandleitung ermöglicht die Aufrechterhaltung einer exakten Trennung zwischen den Leitungen 11 und 16, wodurch sich eine bestimmbare elektromagnetische Kopplung zwischen den Leitungen ergibt. Diese elektromagnetische Kopplung kann, wenn sie berechenbar ist, während der späteren Verarbeitung der Signaldaten Berücksichtigung finden.

Die Leitungen 18 und 13 werden vom Sender 14 bzw. vom Analysator 19 zu den betreffenden Elektroden über die verdrillten Paare geführt. Die verdrillten Paare stellen eine Möglichkeit dar, die elektromagnetische Kopplung für jenen Teil der Verbindungsleitungen aufzuheben, wodurch sich die Möglichkeit bietet, eine konstante elektromagnetische Kopplung in den nichtpaarweisen Verbindungsleitungen aufrechtzuerhalten. Die Leitungen 25 verbinden den Analysator 19 mit dem Generator 14, so daß die Arbeitsweise des Generators durch den Analysator 19 kontrolliert werden kann. Es liegt auf der Hand, daß diese Verbindung durch Funk hergestellt werden könnte, oder der Generator 14 könnte vorprogrammiert und zum richtigen Zeitpunkt durchiirgendweiche Mittel eingeschaltet werden, zu denen das Drücken eines Knopfes zu rechnen wäre«

Die Elektrodengruppierungen 10a und 15a, 15b und 10b müssen, wenn sie sich im Boden befinden, einen hinreichend niedrigen Widerstand aufweisen, so daß die Daten in korrekter Weise erfaßt werden. Um dies zu realisieren, muß der Übergangswiderstand der Stromelektrodengruppierungen 10a und 10b, falls dies möglich ist, ungefähr gleich 100 Ohm

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oder kleiner sein, während der Obergangswiderstand der Spannungselektrodenanordnungen 15a und 15b, falls dies möglich ist, unter einigen.100 Ohm gehalten werden muß. Der Übergangswiderstand der Stromelektroden wird in der Weise gemessen, indem der Stromgenerator 14 und die Meßeinrichtung 27 zur Messung der Stromcharakteristik durch ein Standardohmmeter ersetzt und der Gleichstromwiderstand gemessen wird«, Desgleichen wird der Obergangswiderstand der Spannungselektrodengruppierungen 15a und 15b in der Weise gemessen, indem die Meßeinrichtung 23 zur Messung der Spannungscharakferistika durch das Ohmmeter ersetzt wird« Verfahren zur Herabsetzung des Übergangswiderstandes ^eder Elektrode bestehen darin, die Anzahl der Elektroden zu erhöhen und die unmittelbare Umgebung der Elektroden mit einem Salzwasser und mit einer Lösung aus Seife und Reinigungsmittel zu tränken,

Ee ist notwendig, den Obergangswiderstand niedrig zu halten, UEi Streuungen des Hochspannungs-*Stromsignals in den Leitungen 13; 11 und 12 in die Niederspannungs-Leitungen 16; 17 und 18 zu verhindern. Bevor irgendwelche Daten erfaßt werden, ist es oftmals klug, eine Kontrolle vorzunehmen, um zu bestimmen, ob Streuungen auftreten.

Das obige Schema kann realisiert werden, indem beispielsweise an der Verzweigungsstelle 32 Strom dem einen Ende der Elektrodenanordnung zugeführt und dabei dann/eine Spannungsablesung zwischen den Elektroden 15a und 15b vorgenommen wird. Die Leitungen 11 "und 12 werden anschließend an der Verzweigungstelle 32 zusammengeschaltet und die Leitungen an der Verzweigungsstelle 31 und erneut die Verbindung mit den Leitungen 11 und 12 hergestellt. Falls

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irgendwelche Streuungen irgendwo längs des Kreises zu verzeichnen sind, wird das Ergebnis unterschiedlich sein, wenn Vengleiche an den Verzweigungstellen 31 und 32 vorgenommen werden. Wenn der Übergangswiderstand der Elektroden gering ist und sich noch Streuungen ergeben, weisen die Leitungen der Gruppierung wahrscheinlich eins beschädigte Isolation auf und müssen ersetzt werden.

Bei der Darstellung in Fig. 2 handelt es sich um theoretische Belange, wie sie durch die Erfinder ihrem Verständnis nach am besten dargelegt werden. Gemeint ist dabei die Bildung der polarisierbaren Bodenschicht, wie der Figur entnommas werden kann. Eine Erdöl- oder Erdgaslagerstätte 40 weist beispielsweise Ausbisse 41; 41a; 41b oder 41c auf, die sich in Richtung nach oben durch die Gesteinsschicht bewegen, bis sie eine Lage oder Position 43 in der Nähe der Oberfläche der Erde aufweisen und dort dann eine deutliche Anomalie über der Lagerstätte hervorrufen. Mögliche Mechanismen für diese Veränderung der elektrischen Eigenschaften sind ersten eine Reaktion von durch Ausbiß austretendem Schivefelwasserstoffgas mit dem sedimentären Eisen unter Bildung von Pyrit, der polarisierbar ist, und zweitens eine Modifikation der Oxydations/Reduktions-Charakteristika der oberflächennahen Schichten. Auch andere Mechanismen können existieren.

Das durch Ausbiß austretende Erdöl bzw. Erdgas kann die elektrischen Eigenschaften nur von einigen oberflächennahen Formationen verändern; daher ist es von Bedeutung, die Zwischenräume der Anordnung zu verändern, um die besonderen anomalen Schichten zu ermitteln und sich auf diese zu konzentrieren.

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Nicht alle anomalen elektrischen Eigenschaften in einem sedimentären Becken sind dem Ausbiß von Erdöl bzw. Erdgas zuzuschreiben. Veränderungen der oberflächennahen lithologischen Merkmale können zu Anomalien des spezifischen elektrischen Widerstandes führen. Der sedimentäre Pyrit, der Montmorillonitton oder Graphit können Polarisationsanomalien hervorrufen. Um die kartierten Anomalien auszuwerten, werden billige Flachbohrungen (einige 100 m)durchgeführt und Proben des anomalen Materials entnommen und analysiert« Wenn es sich herausstellt, daß die Anomalie den Einflüssen von Ausbissen des Erdöles bzw. des Erdgases zuzuschreiben ist, können Nachfolgearbeiten mit anderen geophysikalischen Werkzeugen (zum Beispiel unter Heranziehung der seismischen Reflexion) durchgeführt werden.

Wenn Strom vom Generator 14 durch die Elektroden 10a und 10b hindurchfließt (s. Fig. 2), tritt dieser durch den Boden in der Weise hindurch, wie durch die ausgezogenen Linien 44 angegeben ist. Zusätzlich werden entgegengesetzt zu dem Stromfluß Felder induziert, die durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet sind. Außerdem können des weiteren in der Erde Polarisationseffekte hervorgerufen werden.

In Fig. 3 ist die bevorzugte Ausführungsform der Datenerfassungs- und -Verarbeitungseinrichtung als Blockschaltbild wiedergegeben. Die Signale werden zu den Elektroden 10a und lOb über den Nebenschlußvviderstand 100 von dem Leistungsverstärker 101 zugeleitet, der über den Wellenformgenerator 102 kontrolliert wird oder sein Signal von dem Wellenforrngenerator 102 empfängt. Der Wellenformgenerator 102 erhält sein Steuersignal von dem Taktgeber 112 über die Leitung 99c. Der durch den Nebenschlußwiderstand

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hindurchfließende Strom verursacht an dem Nebenschlußwiderstand eine Spannung. Die Nebenschlußspannung entspricht der charakteristischen Spannung mit der Phase und Amplitude des durch den Nebenschlußwiderstand 100 hindurchfließenden Stromes. Diese Spannung ist über die Leitungen 103a und 103c mit dem Eingang des Verstärkers und Filters 98 verbunden. Der Ausgang von dem Verstärker und dem Filter 98 ist über'die Leitung 103 b mit dem Eingang 104 des Digitaldarstellungsgerätes 105 verbunden. Die an den Elektroden 15a und 15b gemessene Spannung gelangt über die Leitungen 16 und 17 zu den Eingängen 106 und 107 des Verstärkers und Filters 108. Der Ausgang des Verstärkers und Filters 108 wird über die Leitung 109 dem Eingang 110 eines zweiten Digitaldarstellungsgerätes 111 zugeleitet. Die beiden Digitaldarstellungsgeräte 105 und 111, welche durch einen Taktgeber 112 über die Leitungen 99a und 99b gesteuert werden, leiten das digitalisierte Signal über die Leitung

113 vom Digitaldarstellungsgerät 105, dem Addierwerk 114 und über die Leitung 115 vom Digitaldarstellungsgerät dem Addierwerk 116 zu. Da jede Addition in den Addierwerken

114 und 116 vorgenommen wird, wird ein Ausgang über die Leitungen 117 und 118 den Eingängen der Zählwerke 119 bzw. 120 zugeleitet. Wenn eine vorgeschriebene Anzahl von Additionen vorgenommen ist, wird ein Signal über die Leitung 121 dem Digitaldarstellungsgerät 105 und über die Leitung 122 dem Digitaldarstellungsgerät 111 zugeleitet, womit angezeigt wird, daß Additionen in ausreichender Anzahl vorgenommen worden sind, die dann die Digitaldarstellungsgeräte abschalten können und den addierten Ausgang über die Leitungen 117 und 118 einem Paar von Ausgängen 125a und 125b im Falle des Zählwerkes 120 und einem Paar von Ausgängen 126a und 126b im Falle des Zählwerkes 119 zuleiten. Deder der Ausgänge 125a bis 126b wird den Ein-

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gangen einer Vielzahl von*Kreuzkorrelatoren 127a bis 127d zugeleitet. Zusammen mit den Eingängen 125a bis 126b werden Sinus- und Kosinuswellen von einem Datenspeicher zugeleitet. Die Sinuswelle wird über die Leitung 131 einem Paar von Leitungen 132a und 132b zu den Eingängen der Kreuzkorrelation 127a und 127c zugeleitet. Die Kosinuswelle gelangt über die Leitung 135 zu einem Paar von Leitungen 136a und 136b zu Kreuzkorrelatoren 127b und 127d. Die Ausgänge von den Kreuzkorrelatoren 127a bis 127d werden einer Vielzahl von Rechenschaltungen zugeführt. Die Kreuzkorrelatoren 127a und 127b speisen einen Ausgang über die Leitung 140a und von dem Kreuzkorrelator 127b über die Leitung 140b den Eingang des Kreises 141a zur Berechnung des Arkustangens» Der Ausgang über die Leitung 140b und von dem Kreuzkorrelator 127b über die Leitung 140c wird dera Kreis 142a zum Zwecke der Berechnung der Quadratwurzel der Suramen der Quadrate zugeleitet. Eine zweite Arkustangens-Rechenschaltung 141b verfügt über die Leitung 14Od über einen Eingang, wobei eine Verbindung zu dem Ausgang des Kreuzkorrelators 127c besteht, und über einen zweiten Eingang über die Leitung 140h vom Kreuzkorrelator 127d. Ein zweiter Ausgang ist über die Leitung 14Oe vom Kreuzkorrelator 127c mit der Rechenschaltung 142b zur Berechnung der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate zusammen mit einem Ausgang von dem Kreuzkorrelator 127d über die Leitung 14Og verbunden.

Die von den Arkustangens-Rechenschaltungen 141a und 141b abgeleiteten Werte werden dem Eingang einer Subtraktionsschaltung 150 über ein Leitungspaar 151a und 151b zugeleitet. Der Ausgang von der Subtraktionsschaltung 150 wird sodann über die Leitung 152 dem Eingang des Kreises zusammen mit dem Ausgang der Schaltung 163 für den Gleich-

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strom-Scheinwiderstand über die Leitung 166 zugeleitet. Hier findet die Berechnung der entkoppelten Phase statt und über die Leitung 155a die Zuleitung dieses Ergebnisses zu dem Sichtanzeigegerät 154« Die Ergebnisse können ebenfalls tabellarisch dargestellt werden, indem der Ausgang über die Leitung 155b dem Drucker 156 zugeleitet wird. Die Kreise für die Berechnung der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate mit den Kennzeichnungen 142a und 142b weisen Eingänge auf, die mit den Kreuzkorrelationen 127a und 127b über die Leitungen 140b und 140c zu dem Kreis 142a und mit den Kreuzkorrelatoren 127c und I27d über die Leitungen 140c und 140g au dem Kreis 142b verbunden sind. Die Ausgänge der Kreise 142a und 142b sind über die Leitungen 160a und 160b mit der Dividierschaltung 161 verbunden. Der Ausgang der Dividierschaltung 161 ist über die Leitung 162 mit dem Kreis 163 zur Berechnung des scheinbaren spezifischen Gleichstromwiderstandes verbunden. Der Ausgang dieses Kreises ist, wie weiter oben bereits erwähnt wurde, über die Leitung 166 mit dem Eingang des Phasenkreises 153 verbunden. Ein zweiter Ausgang ist über die Leitung 164a mit dem Sichtanzeigegerät 165 verbunden. Der Ausgang kann ebenfalls über die Leitung 164b mit dem Drucker 156 verbunden werden. Vor der Inbetriebnahme ist jeder Kanal zu überprüfen, um zu bestimmen, ob identische Ergebnisse zu verzeichnen sind. Wenn die erzielten Ergebnisse nicht identisch sind, müssen die Kanäle geeicht werden, um zu identischen Resultaten zu gelangen.

Die oben beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt:

Der Taktgeber 112 steuert den Grundzyklus des gesamten Gerätes. Zum richtigen Zeitpunkt wird ein Ausgangsimpuls

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von dem Taktgeber 112 über die Leitung 99c- dem Wellenformgenerator 102 zugeleitet. Dieser erzeugt eine Wellenform, die sich zur elektrischen Bodenuntersuchung eignet. Frequenz und Dauer dieses Vorganges sind im vorhergehenden erläutert worden. Der Ausgang von dem Wellenformgenerator 102 ist mit dem Leistungsverstärker 101 verbunden, der einen Strom durch den Nebenschlußwiderstand 100 und durch die Elektroden 10a und 10b zur Erde 21 erzeugt. Wenn der Strom durch den Nebenschlußwiderstand 100 hindurchfließt, wird eine Spannurtj erzeugt, die über die Leitung 103b dem Eingang 104 des' Digitaldarsteilungsgerätes 105 zugeführt wird. Wenn der Strom durch den Boden 21 hindurchfließt, wird eine Spannung erzeugt, die eine bestimmte Phasendifferenz aufweist gegenüber der Spannung, die durch den Verstärker 101 erzeugt wird, Dsr Nachweis läßt sich dabei durch die Elektroden 15a und 15b führen. Die auf diese Weise nachgewiesene Spannung wird den Eingängen 106 und 107 des Verstärkers 108 zugeleitet und über die Leitung 109 zum Eingang 110 des Digitaldarsteilungsgerätes 111. Der Taktgeber 112 steuert die Digitaldarstellungsgeräte über die Leitungen 99a und 99b und digitalisiert eine Periode des empfangenen Signals, welches dann den Addierern 114 bzw, 116 zugeführt wird.

Um nun das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern, wird normalerweise eine Folge von übertragenen Stromperioden empfangen und addiert. Die Zahl der Stromperioden, die addiert werden, sowie das Ergebnis der Addition werden Zählern 119 und 120 eingegeben. Die Zahl der gesamten Signale oder Perioden kann in Abhängigkeit von dem Umfang des an aer Stelle der Bodenuntersuchung vorhandenen Rauschens sowie in Abhängigkeit von anderen Faktoren

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variieren« Der Zähler signalisiert, wenn er eine vorbestimmte Anzahl von Additionen erreicht hat, den Digitaldarstellungsgeräten 105 und. 111, mit der Aufnahme von Signalen aufzuhören, und überträgt die addierten Ergebnisse den Kreuzkorrelatoren 127a bis I27d_# Im Grunde berechnen die Kreuzkorrelatoren 127a und 127c die imaginären Komponenten des übertragenen Signals (Strom) und des empfangenen Signals (Spannung)« Um nun die Phasendifferenz zwischen den übertragenen und empfangenen Signalen zu bestimmen» ist ein Speicherkreis 130 mit einem Datenspeicher vorgesehen, der sowohl einen Sinuswellenbezugswert über die Leitung 131 als auch einen Kosinuswellenbezugswert über die Leitung 135 liefert» Der imaginäre Teil des empfangenen Signals wird in dem Kreuzkorrelator 127a durch Berechnung gebildet, wobei von der Information des Zählers 120 und einem Sinuswellenbezugswert über die Leitung 132a Gebrauch gemacht wird. Der Realteil des empfangenen Signals wird in dem Kreuzkorrelator 127b berechnet, wobei von der Information des Zählers 120 und einem Kosinuswellenbezugswert über die Leitung 136a Gebrauch gemacht wird. Das Verhältnis des Imaginärteiles des empfangenen Signals, erzeugt in dem Kreuzkorrelator 127a, zu dem Realteil des in dem Kreuzkorrelator 127b erzeugten Signals ergibt den Tangens des Phasenwinkels des empfangenen Signals. Der Kreis 141a erzeugt aus dem Tangens den Arkustangens, wodurch der Phasenwinkel des empfangenen Signals gewonnen wird. Die entsprechenden Berechnungen für das^übertragene Signal werden in den Kreuzkorrelatoren 127c und I27d durchgeführt* Dsr imaginäre Teil wird mit Hilfe des Kreuzkorrelators 127c und der feelle Teil über den Kreuzkorrelator 127d erhalten. Der Phasenwinkel des übertragenen oder Eingangsstromsignals

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wird im Kreis 141b erhalten, wodurch der Arkustangens des Verhältnisses des Imaginärteiles zum Realteil gewonnen wird.

Die Quadratwurzel der Summe der Quadrate aus dem Kreis 142a ergibt die Größe der empfangenen Signalspannung, während 142b die Größe des übertragenen Stromes ergibt. Der Phasenwinkel des in die Erde übertragenen Stromes wird von dem Phasenwinkel der empfangenen Spannung der Anordnung subtrahiert. Diese Signale werden über die Leitungen 151a bzw. 151b empfangen. Es ergibt sich dabei die Phasendifferenz zwischen dem übertragenen Strom und der empfangenen Spannung, d. h. der Phasenwinkel φ . Die endgültige Verarbeitung findet dann in den Kreisen 150 und 153 statt.

Die Größe der empfangenen Spannung der Anordnung wird in dem Kreis 161 durch die Größe des übertragenen Stromes der Anordnung dividiert. Das Verhältnis wird dann mit dem geometrischen Faktor der Anordnung multipliziert, um zu dem scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand zu gelangen.

Der gemessene Phasenwinkel ($„) wird zusammen mit dem gemessenen scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand (£> ) dazu herangezogen, um den Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung zu berechnen. Der entkoppelte Phasenwinkel φ ist dann gleich dem gemessenen Phasenwinkel minus dem Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung. Die beiden grundlegenden Messungen der Einsatzerfassung sind dann der scheinbare spezifische elektrische Widerstand (^₃) ^up'd der entkoppelte Phasenwinkel (0_C). °ie Ergebnisse werden anschließend den Sichtanzeigegeräten 154 oder 165 zugeleitet und können auch in dem Gerät 155 als Dauer-

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aufzeichnung ausgedruckt werden.

In Fig. 4 ist ein Vektordiagramm dargestellt. Dieses veranschaulicht die verschiedenen Komponenten der elektromagnetischen Felder, die summiert werden können, um das beobachtete elektromagnetische Spannungsfeld zu bilden. Der Gleichstrom-Leitungsvektor 50 befindet sich in Phase mit dem Ssnderstrom und wird definiert durch eine Phase gleich 0 . Die Größe dieses Vektors ist fast gleich der Größe des gemessenen Feldes. Daher ist diirch die Erfassung der Größe des beobachteten Feldes oder in äquivalenter Weise des beobachteten scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes der Vektor des Leitungsfeldes bekannt, Der Vektor 51 der elektromagnetischen Kopplung im freien Raum zwischen den Leitungen tritt in Erscheinung, weil der Strom in der Leitung 11 (s. Fig. 1) ein magnetisches Feld erzeugt, welches in der Leitung 16 eine Spannung induziert. Die Phase dieses Vektors wird immer exakt gleich 90 sein« Die Größe des Freiraumkopplungsvektors 51 wird nur von der Geometrie der regelmäßigen Anordnung abhängen, zum Beispiel von dem Abstand zwischen den Sender- und Empfängerleitungen und von der Länge der Sender- und Empfängerleitungen sowie von der Frequenz des Eingangsstromes.

Indem die Frequenz und die Geometrie der regelmäßigen Anordnung sehr genau konstant gehalten werden, wird die Größe des Vektors 51 bekannt sein. Der dritte Vektor ist der Vektor 52 des Indsktionsfeldes. Die Phase dieses Feldes ist, da an der Oberfläche gemessen, unbekannt. Numerische Berechnungen haben gezeigt, daß für die Schlumberger-Anordnung, bei der dia Leitungen vom Sonder und zum Empfänger dicht beieinander verlaufen, die Gro&e des Vektors des

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Induktionsfeldes viel kleiner als 1 % entweder des Freiraumvektors 51 oder des Leitungsvektors 50 ist. Somit ist der Vektor 52 des Indaktionsfeldes zu vernachlässigen. Das Feld 53 der elektromagnetischen Kopplung kann zusammen mit seinem Winkel 54 exakt vorherbestimmt werden, da es sich hierbei um die Summe aus dem Leitungsfeld 50 (welches durch den gemessenen scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand bestimmt wird) und dem Freiraumfeld 51 (welches durch die Geometrie der feststehenden regelmäßigen Angrdnung und die Frequenz bestimmt wird) handelt. In der Praxis wird die bestimmte elektromagnetische Kopplung unter der Annahme berechnet, daß die Leitungen auf einem homogenen Halbraum ruhen (der kein induziertes Polarisationsverhalten aufweist), und dieser homogene Halbraum einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist gleich dem gemessenen spezifischen elektrischen Widerstand unter Messung mit Hilfe der regelmäßigen Schlumberger-Anordnung an einer besonderen Aufzeichnungsstelle. Die für diese Berechnung benutzten Gleichungen werden in einem späteren Abschnitt angegeben.

Wenn der scheinbare spezifische elektrische Gleichstromwiderstand der Erde für den spezifischen elektrischen Halbraumwiderstand in den Gleichungen benutzt wird, zeigen numerische Vergleiche zwischen der Halbraumberechnung und der exakten Vielschichtenberechnung, daß die korrekte Phase der elektromagnetischen Kopplung aus der Halbraumberechnung erhalten wird, ob nun die Erde einem homogenen Halbraum entspricht oder aus mehreren Schichten besteht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird der Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung für den Eingangsstrom bei

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einer konstanten Frequenz von O_fl Hz mit einem feststehenden Abstand zwischen den Leitungen von 0,0085 m und bei drei verschiedenen Längen der regelmäßigen Schlumberger-Anordnung wiedergegeben. Hier ist 5a (gleich dem Abstand zwischen dem Elektrodenpaar 10a und lOb) gleich 2500 ft (762 m) (Kurve 60), gleich 1250 ft (381 m) (Kurve 61) und gleich 625 ft (190,5 m) (Kurve 62). Diese hyperbolischen Kurven für die elektromagnetische Kopplung können sehr genau durch die folgenden Gleichungen approximiert werden« Die Phase der elektromagnetischen Kopplung ergibt sich in Milliradianten für einen Abstand zwischen den Leitungen von 0,0085 m und bei einer Frequenz von 0,1 Hz zu:

0_EM = 621/y_a für 5a gleich 762 m 0_EM = 144/?_a für 5a gleich 381 m

^5a 9^leicn 3·^9Ο*5 m P_EM = 8/$_a für 5a gleich 95,1 m

wobei der scheinbare spezifische elektrische Widerstand {$*) ^{in Onm m} gemessen wird. Der Beitrag der elektromagnetischen Kopplung ist zu vernachlässigen, wenn ihr Wert etwa gleich 1 Milliradiant oder kleiner ist. Somit kann eine Veränderung des Abstandes der Leitungen oder des Zwischenraumes der regelmäßigen Anordnung eine Korrektur der elektromagnetischen Kopplung unnötig machen, da sie keinen wesentlichen Einfluß auf den Phasenwinkel der entkoppelten Phase aufweisen wird.

Der gemessene Phasenwinkel für die Schlumberger-Anordnung entspricht einem Beitrag der Phase der elektromagnetischen Kopplung, und es handelt sich dabei um eine Phasenverschiebung, die der induzierten Polarisation in der Erde

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zuzuschreiben ist. Es ist nun gefunden worden, daß der Phasenwinkel der induzierten Polarisation (IP) als bester Hinweis auf Ausbißeinflüsse von vorhandenem Erdgas bzw. Erdöl anzusehen ist. Es ist ebenfalls gefunden worden, daß der Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung jedoch als der größte Teil des gemessenen Phasenwinkels anzusehen ist, denn der scheinbare spezifische elektrische Widerstand kann sich leicht um einen Faktor 4 oder mehr längs einer Profillinie ändern. Viele der gemessenen Phasenwinkelanomalien sind in der Tat Anomalien des scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes ohne eine damit verbundene Anomalie der induzierten Polarisation, Daher wird es als wesentlich angesehen, daß der Phasenwinkel der induzierten Polarisation (IP) von der Phase der elektromagnetischen Kopplung getrennt wird, die von dem scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand abhängt. Dies geschieht in der Weise, indem der Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung (der exakt vorausgesagt werden kann) wie im letzten Abschnitt diskutiert wurde) von dem gemessenen Phasenwinkel subtrahiert wird. Der Rest- oder entkoppelte Phasenwinkel entspricht exakt der anomalen Polarisation in der Erde.

Unter tatsächlichen Einsatzbedingungen werden in der erfindungsgemäBen Einrichtung die entkoppelten Phasenwinkel unter Verwendung von einfachen Approximationen für die elektromagnetische Kopplung berechnet:

für 5a = 762 in

^c m _a ^{für 5a} - ^{381 m}

0_C = 0_m - 34/S_a für 5a = 190,5 m

Φ_ο = $_m - 8/£_a für 5a = 95,1 m wobei

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der entkoppelte Phasenwinkel in Milliradianten,

ider gemessene Phasenwinkel in Milliradianten

(Differenz zwischen der Phase der Ausgangsspannung der regelmäßigen Anordnung und der Phase des Eingangsstromes der regelmäßigen Anordnung),

$ der scheinbare spezifische elektrische Widerstand der Erde in Ohm m gemäß der Messung durch die regelmäßige Schlumberger~Anordnung sind bei Verwendung von

0,1 Hz als Frequenz des Eingangsstromes der regelmäßigen Anordnung und

0,0085 ra als Abstand zwischen den Leitungen für den Eingangsstrom und den Leitungen der Ausgangsspannung.

In den weiter oben erwähnten Gleichungen für die entkoppelten Phasenwinkel repräsentieren die Glieder, welche den scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand im Nenner aufweisen, den Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung in Milliradianten für die festgelegten Bedingungen· Die ungefähre allgemeine Gleichung für den Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung (d. h_e kleiner als etwa 30,48 cm zwischen den Leitungen 11 und 16) ergibt sich wie folgt:

U) die Kreisfrequenz = jj die magnetische Permeabilität des Halbraumes, wobei angenommen wird, daß diese gleich dem Freiraumwert (4tr χ no"⁷) ist.

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L den halben Abstand zwischen den Stromelektroden = 21/2a,

S den spezifischen elektrischen Widerstand des Halbraumes in Ohmm,

ST ((L-b)² + H²/²

SR ((L+b)² + H²/²

LT Ln((L-b) +ST)

b den halben Abstand zwischen den Spannungselektroden l/2a,

LR Ln((L+b) + SR)

NT Ln(ST - (L-b))

NR Ln(SR - (L+b))

H den Abstand der Leitungen in Metern bedeuten.

Das hier beschriebene Verfahren stellt eine bevorzugte Ausführungsfonn für die Entkopplung der Phasenwinkeldaten dar·

Wie weiter oben angegeben, entspricht Fig. 5 einer repräsentativen graphischen Wiedergabe der gemessenen Phasenwinkel in Milliradianten, aufgetragen gegen den scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand der Erde entsprechend der Bestimmung durch die regelmäßige Schlumberger-Anordnung für jede Aufzeichnungsstelle. Die gemessenen Patenpunkte sind in Fig. 5 durch Kreise dargestellt. Da der gemessene Phasenwinkel graphisch gegen den gemessenen scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand aufgetragen ist, besteht keine Beziehung zwischen der Größenordnung, gemäß welcher diese Datenpunkte auf einer solchen graphischen Darstellung anzutreffen sind, sowie der Größenordnung und Lage, gemäß welcher diese Datenpunkte auf der Erdoberfläche in Erscheinung treten. Ein gesondertes Buchhaltungssystem ist erforderlich, um die Analyse einer solchen graphischen

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Darstellung zu der Interpretation der Anomalie auf der Erdoberfläche zurückzuübersetzen. Der Fig. 5 überlagert ist der Phasenwinkel in Milliradianten der Kurve 60 der elektromagnetischen Kopplung für die regelmäßige Schlumberger-Anordnung, von der Gebrauch gemacht wurde, um die Messungen vorzunehmen. In diesem Falle wurde eine Anordnung mit einer Länge von 2500 ft (762 m), einem Abstand zwischen den Leitungen von 0,0085 m und einer Eingangsstromfrequenz von 0,1 Hz verwendet. Die Datenpunkte werden normalerweise unterhalb des Phasenwinkels der Kurve 60 der elektromagnetischen Kopplung anzutreffen sein, wodurch sich eine Phasenverzögerung relativ zu der Phasenvoreilung der Kurve der elektromagnetischen Kopplung ergibt. Der entkoppelte Phasenwinkel entspricht sodann dem senkrechten Abstand in Milliradianten zwischen dem gemessenen Phasenwinkel für den gemessenen scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand. Dies wird in Fig. 5 für den Datenpunkt mit der Bezeichnung 70 durch den senkrechten Abstand 71 veranschaulicht. Somit beläuft sich für den Datenpunkt 70 der gemessene scheinbare spezifische elektrische Widerstand auf 10 Ohmm, der gemessene Phasenwinkel entspricht 57 Milliradianten, und der entkoppelte Phasenwinkel ist gleich -5 Milliradianten.

Alle Datenpunkte mit der Bezeichnung 72 sind geringfügig unter der Kurve 60 des Phasenwinkels der elektromagnetischen Kopplung anzutreffen und liegen grob auf der gestrichelten Kurve 75 und weisen somit einen entkoppelten Phasenwinkel zwischen -5 und -6 Milliradianten auf. Die Datenpunkte mit der Bezeichnung 72 wären in der Weise zu interpretieren, daß sie auf einen induzierten Hintergrundpolarisationseffekt der örtlichen Sedimentgesteine hin-

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weisen. Daher ergeben sich keine Hinweise .auf eine Anomalie oder eine Ansprechsituation.

Gelegentlich wird ein Datenpunkt, wie etwa bei 76, über der Hintergrundpolarisationskurve 75 liegen, und dieser Punkt könnte in der Weise interpretiert werden, einem negativen induzierten Polarisationseffekt zugeschrieben zu werden. Die Datenpunkte mit den Bezeichnungen 77 in

ff-.·

Fig, 5 mit entkoppelten Phasenwinkeln zwischen -10 und -18 Milliradianten stellen Datenpunkte dar, die definitiv als anomale Erscheinungen anzusehen sein würden.

Als Ergebnis der Entkopplung besteht die Möglichkeit, mit etwas Erfahrung auf diesem Gebiet zu bestimmen, ob eine Messung an einer einzelnen Stelle als anomal aufzufassen ist oder nicht. Eine signifikante Anomalie auf Grund eines entkoppelten Rhasenwinkels würde jeder entkoppelte Phasenwinkel sein, der größer als 5 bis 10 Milliradianten wäre, wobei eine Abhängigkeit von der Länge der regelmäßigen Anordnung und den entsprechenden Erfahrangen auf diesem Gebiet besteht.

Bisweilen wird von einem zusätzlichen Verarbeitungsschritt Gebrauch gemacht, um die Anomalie des entkoppelten Phasenwinkels besonders zu unterstreichen. Wenn eine große Anzahl von Messungen zur Verfugung steht, und zwar sowohl im Bereich der Anomalie als auch in der Umgebung einer solchen Anomalie, kann der Mittelwert aus den entkoppelten Phasenwinkeln außerhalb der Anomalie verwendet werden. Dieser Mittelwert wird dann als induzierter Hintergrundpolarisationseffekt der örtlichen, flachen Sedimentation und der Flachgeologie (dargestellt durch die Kurve 75 in Fig. 5)

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angesehen, wobei dieser Effekt für ein kleines Gebiet als ziemlich konstant betrachtet wird, sich aber von Gebiet zu Gebiet verändert. Der bestimmte induzierte Hintergrundpolarisationseffekt, der meistens eine Größenordnung kleiner als 5 Milliradianten ist, kann dann von allen Messungen des entkoppelten Phasenwinkels subtrahiert werden. Dadurch gelangt man zu einem abschließenden Bild einer örtlichen Anomalie mit IVerten außerhalb der Anomalie, die sehr klein seind und rein zufällig um eine Phase von Null Milliradianten schwanken. Unter Zugrundelegung dieses Verfahrens wurden anomale entkoppelte Phasenwinkel über bekannten Erdgas- bzw. Erdölförderfeldern in einer Größenordnung von -16 Milliradianten mit Hintergrundwerten außerhalb der Felder unter Verringerung auf + 1 Milliradianten erhalten. Die Genauigkeit der Phasenwinkelmessung liegt bei + 1 Milliradianten.

Die Grundkonzeption des Erdgas- bzw. Erdölbodenuntersuchungsverfahrens, wie es hier beschrieben wurde, besteht darin, daß Erdgas bzw. Erdöl von einer tiefer gelegenen Lagerstätte aus durch Ausbiß nach oben gelangt und dabei auf geochemischem Wege die elektrischen Eigenschaften der flachen Sedimentgesteine verändert v/erden. Diese geochemische Reaktion könnte jedoch in einer solchen Tiefe stattfinden, die von Stelle zu Stelle variieren kann. Als Ergebnis eines solchen Verhaltens wird die elektrische Anomalie (entweder der scheinbare spezifische elektrische Widerstand und/oder der entkoppelte Phasenwinkel) für unterschiedliche Längen der regelmäßigen Schlumberger-Anordnung verschieden sein. Die regelmäßige Schlumberger-Anordnung spricht in der Hauptsache an auf elektrische Veränderungen in der Erde für den Tiefenbereich von 25 % bis

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50 % der Länge der betreffenden Anordnung. So würde eine regelmäßige Schluraberger-Anordnung mit einer Länge von 762 m in der Hauptsache elektrische Veränderungen in der Erde in einer Tiefe von 182,88 m bis 365,76 m nachweisen und auf elektrische Veränderungen entweder in einer Tiefe von 30,48 m oder von 1524 m relativ unempfindlich sein. Infolgedessen wird bei irgendeiner flachen elektrischen Anomalie eine optimale Länge der regelmäßigen Schlumberger-Anordnung vorhanden sein, mit deren Hilfe ein Maximalwert für die Anomalie zu erhalten sein würde.

Der Einfluß unterschiedlicher Längen einer regelmäßigen Schlumberger-Anordnung für dieselbe Frequenz des Eingangsstromes ist in Fig. 6 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel gibt es eine einzelne Schicht 80 mit veränderten elektrischen Eigenschaften in einer feststehenden Tiefe 81 unterhalb der Erdoberfläche» Die Wege des Stromflusses für die Kurzanordnung 82 dringen zu flach in den Erdboden ein, um die Schicht 80 zu durchdringen und nachzuweisen. Bei der Langraumanordnung 84 dringen die Wege des Stromflusses zu tief in den Erdboden ein, ura von der anomalen Schicht beeinflußt zu werden. Die mittlere Anordnung 86 verfügt über einen wesentlichen Stromfluß in einer Tiefe 83 innerhalb der anomalen Schicht 80. Die regelmäßige Anordnung wird auf diese Schicht konzentriert. Deshalb werden im Rahmen einer Übersichtsmessung in einem neuen Gebiet die elektrischen Messungen bei mehreren verschiedenen Längen der regelmäßigen Anordnung durchgeführt, um den Einfluß irgendeiner anomalen Zone zu maximieren.

Die Eindringungstiefe kann ebenfalls verändert werden, indem die Frequenz des Eingangsstromes der Anordnung ver-

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ändert wird. Bei einer Anordnung gegebener. Länge werden niedrigere Frequenzen tiefer als höhere Frequenzen eindringen, was als Ergebnis des Eindringtiefeneffektes anzusehen ist.

Das weiter oben beschriebene Verfahren der Konzentrierung auf eine anomale Zone wird unter Verwendung jeder anderen Form des' elektromagnetischen Erkundungssystems einschließlich des im Frequenzbereich oder im Zeitbereich arbeitenden Systems durchgeführt werden können.

Wenn erst einmal eine elektrische Anomalie aufgefunden worden ist, können mehrere Dinge unternommen werden, um zu beurteilen, ob die elektrische Anomalie durch einen Ausbiß von Erdgas bzw. Erdöl aus einer tieferen Lagerstätte hervorgerufen worden ist. Der scheinbare spezifische elektrische Widerstand und/oder der entkoppelte Phasenwinkel können an einer einzelnen Feldstelle bei vielen unterschiedlichen Abständen der regelmäßigen Anordnung bestimmt werden, wie durch die Kurve 90 in der graphischen Darstellung in Fig. 7 mit der Bezeichnung "Daten" veranschaulicht wird. Diese Daten können dazu dienen, ein lefenmodell des spezifischen elektrischen Widerstandes oder der induzierten Polarisation in Abhängigkeit von der Tiefe zu erlangen, siehe hierzu die Wiedergabe durch die graphische Darstellung der Kurve 91 in Fig. 7 mit der Bezeichnung "Erdmodell". Ein derartiges Modell sagt die Tiefe der anomalen elektrischen Zone voraus. Ein flaches und daher relativ billiges Bohrloch kann anschließend durch die vorbestimmte anomale Zone gebohrt werden. Ein ähnliches Bohrloch wird ebenfalls durch dieselbe geologische Zone an einer Stelle außerhalb der Anomalie gebohrt.

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Während des Bohrens des Flachbohrloches kann der Bohrsand (Bohrklein) aus dem Bohrloch gesammelt und ausgewertet werden. Bohrsand bzw» Bohrklein könnte dann dazu herangezogen werden, um die Flachlithologie zu bestimmen. Die Proben können ebenfalls auf Anomalien im Hinblick auf den spezifischen elektrischen Widerstand und die induzierte Polarisation unter Zuhilfenahme von Laboratoriumsverfahren untersucht werden, die für jenen Zweck ausgewählt werden.

Wenn erst einmal die Flachbohrungen durchgeführt sind, können Bohrlochmessungen des spezifischen elektrischen Widerstandes und der induzierten Polarisation ebenfalls in der W_eise erhalten werden, wie dies in der Kurve 92 in der graphischen Darstellung in Fig. 7 mit der Bezeichnung "Bohrprofil" veranschaulicht wird. Unter Anwendung von elektrischen Bohrlochmessungen in dem abwärts gerichteten Bohrloch kann die Tiefe der elektrischen Anomalie exakt bestimmt werden. Wenn erst einmal die Tiefe der elektrischen Anomalie exakt bekannt ist, wird das Bohrkleinjaus dieser. Tiefe dazu verwendet, um die Ursache für.die elektrische Anomalie zu bestimmen. Dieselben Analysen werden an dem Bohrklein aus dem Bohrloch außerhalb der Anomalie vorgenommen, um zu verifizieren, daß die Ursache bestimmt worden ist.

Es liegt auf der Hand, daß die Kernbohrtechnik unabhängig von dem für die Lage der anomalen Zone verwendeten elektromagnetischen Verfahren nützlich ist, oder ob es sich dabei sogar um das Verfahren mit dem Frequenzbereich oder ob es sich dabei um das Verfahren mit dem Zeitbereich der elektromagnetischen Bodenuntersuchung handelt.

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Einer der bedeutenden Aspekte der vorliegenden Erfindung besteht in der Bestimmung des entkoppelten Phasenwinkels, wobei Veränderungen des scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes und Einflüsse auf das gemessene Phasenwinkelprofil erfaßt v/erden. Ein Beispiel für einen entkoppelten Phasenwinkel, in dem eine Anomalie sowohl bezüglich des gemessenen Phasenwinkelprofils als auch hinsichtlich des scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes veranschaulicht wird, ist in Fig. 8 wiedergegeben. Diese Daten wurden mit einer regelmäßigen Schlumberger-Anordnung mit einer Länge von 762 m, mit einem Abstand zwischen den Leitungen von 0,0085 m und einer Frequenz von 0,1 Hz fprden Eingangsstrom erhalten.

Es kann festgestellt werden, daß eine 3:1-Änderung des scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstandes der Erde längs der Profillinie entsprechend der Wiedergabe in Fig. 8 zu beobachten ist. Gleichzeitig ist eine entsprechende 3:1-Änderung bei den gemessenen Phasenwinkeln längs der Profillinie zu verzeichnen. Die großen gemessenen Phasenwinkel entsprechen dem geringen scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand, weil der Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung umgekehrt proportional dem scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand ist. Das Profil des entkoppelten Phasenwinkels veranschaulicht, daß, wenn erst einmal der Phasenwinkel der Kurve der elektromagnetischen Kopplung ermittelt ist und die Veränderungen in den Daten auf Grund der Veränderungen in dem scheinbaren elektrischen Eigenwiderstand längs der Profillinie durch den Vorgang des Entkoppeins beseitigt sind, der entkoppelte Phasenwinkel dann keine Anomalie zeigt, im besonderen über der seismischen Anomalie.

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Zwei Bohrlöcher wurden über der seismischen Anomalie gebohrt, Beide Bohrlöcher stießen zufällig auf etwas öl und auf eine Durchlässigkeit, aber diese Durchlässigkeit war zu gering, so daß keine kommerzielle Produktion möglich war. Die Interpretation der elektrischen Anomalie stimmt mit den Ergebnissen überein, daß eine kommerzielle Produktion nicht möglich ist» Da die Lagerstätte nicht durchlässig war, konnten Erdgas bzw. Erdöl nicht durch Ausbiß an die Oberfläche gelangen. Es besteht keine Anomalie bezüglich eines hohen elektrischen Eigenwiderstandes an der Oberfläche. An der Oberfläche gibt es keine Effekte einer anomalen induzierten Polarisation.

In den Fig. 9 bis 12 handelt es sich um ein anderes Beispiel mit tatsächlichen Daten. Diese Fig. enthalten repräsentative Bodenuntersuchungen mit tatsächlichen Daten von einem Erdgasfeld im südöstlichen Oklahoma. Die Konturen in diesen Abbildungen entsprechen einem wirtschaftlich lohnenden Gas- oder ölspeicher, wobei wir es mit Tiefen von etwa 1066,8 m zu tun haben» Zwei Konturen sind wiedergegeben: die Mächtigkeit der abbauwürdigen Schicht gleich O, wodurch der Rand des produktiven Feldes wiedergegeben ist, sowie die Mächtigkeit der abbauwürdigen Schicht gleich 30,48 m. Die Mächtigkeit der abbauwürdigen Schicht liegt maximal bei etwa 98,77 m.

Fig» 9 gibt die Daten wieder für eine regelmäßige Anordnung zur Bodenuntersuchung mit einer Länge von 190,5 m. Der entkoppelte Phasenwinkel ist graphisch in der Mitte jeder Untersuchungsanordnung aufgetragen. Alle Werte außerhalb des Feldes liegen sehr nahe (- 2 Milliradianten) bei einem Hintergrundpegel von -4 Milliradianten, der von den Daten

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* . subtrahiert worden ist. Im Bereich des Feldes ist eine hervorstechende negative Anomalie von bis zu -16 Milliradianten zu verzeichnen»

Die tatsächlichen entkoppelten Phasenwinkel sind bei den Symbolen angegeben, die die Prüfstellen auf jeder der Fig. repräsentieren. Fig. 10 entspricht einer ähnlichen Karte mit Ergebnissen des scheinbaren Eigenwiderstandes für eine 190,5-m-Anordnung, Es gibt hier einen hervorstechenden scheinbaren spezifischen elektrischen Widerstand, der in hohem Maße mit dem Feld koinzidiert. Die Fig. 9 und 10 zeigen die Brauchbarkeit dieses Verfahrens für die Feststellung von kommerziellen Erdgas- bzw. Erdöllagerstätten,

Fig. 11 veranschaulicht die mit einer regelmäßigen Anordnung mit einer Länge von 762 m ermittelten entkoppelten Phasenwinkel, und Fig. 12 gibt den Verlauf des elektrischen Eigenwiderstandes des Bodens im Gebiet des Ashland-Erdgasfeldes mit einer regelmäßigen Versuchsanordnung mit einer Länge von 762 m wieder. Keine Karte verzeichnet eine sehr enge Korrelation zu dem produktiven Feld. Die Fig. 9 und veranschaulichen gegenüber den Fig. 11 und 12 ganz eindeutig die Bedeutung der Konzeption des Konzentrierens der Zwischenräume der regelmäßigen Anordnung zur Bodenuntersuchung auf die elektrische Anomalie.

Kurvendarstellungen mit Datenangaben unter Berücksichtigung mehrerer Zwischenräume in der Anordnung zur Bodenuntersuchung werden in Fig. 13 von obigem Erdgasfeld wiedergegeben. Die ausgezogenen Linien durch die Datenpunkte in Fig. 13 repräsentieren berechnete Ergebnisse für ein

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theoretisches Erdmodell. Das Modell ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 14 wiedergegeben. Die anomale polarisierbare Zone erstreckt sich von etwa 7,62 m bis 91,44 m und die Zone des anomalen elektrischen Eigenwiderstandes von etwa 7,62 m bis 30,48 m. Die Bohrlochmessungen in dem abwärts gerichteten Bohrloch, wie sie in Fig. 14 wiedergegeben sind (schwarze Punkte), stimmen eng mit der Rechnerinterpretation überein. Das Bohrloch wurde in einer Tiefe von 39,62 m verschlossen, als die Erkundung des Bohrloches durchgeführt wurde, so daß Messungen über diese Tiefe hinaus nicht vorgenommen werden konnten« In Fig_e handelt es sich nicht um eine Oberflächenanomalie. In dieser Abbildung sind zu Vergleichszwecken der elektrische Eigenwiderstand und die Polarisation, die Rechnerinterpretation und die Ergebnisse in dem abwärts gerichteten Bohrloch für eine außerhalb des Feldes gelegene Stelle wiedergegeben. Es gibt keine hohe Polarisation oder keinen hohen spezifischen elektrischen Widerstand irgendwo in dem betreffenden Bohrloch.

Ein eindeutiges Verfahren sowie eine entsprechende Einrichtung zur elektromagnetischen Erkundung von Erdgas- bzw. Erdöllagerstätten sind beschrieben worden. Verfahren und Einrichtung bieten eine anschauliche Möglichkeit zur Feststellung einer unterirdischen Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte. Ein Verfahren zur Konzentrierung der Elektrodenanordnung auf die besondere polarisierbare Schicht, die als Folge der unterirdischen Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte gebildet'wurde, ist zusammen mit einer Technik zum Kernbohren der unterirdischen polarisierbaren Schicht beschrieben worden, um zu bestimmen, ob die Polarisierbarkeit durch eine Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte hervorgerufen

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wird oder durch einen etwaigen anderen geologischen Prozeß· Die Elimination sämtlicher polarisierbaren Schichten aus den Überlegungen, außer denjenigen, die durch das Vorr handensein von Erdgas bzw. Erdöl geschaffen wurden, verbessert die Zuverlässigkeit der Technik sehr wesentlich.

Claims (20)

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1· Verfahren zur Prospektion von Erdgas- und Erdöllagerstätten mittels Untersuchung einer unterirdischen polarisierbaren Schicht zum Nachweis auf Vorhandensein einer Erdgas«- bzw. Erdöllagerstätte unterhalb der besagten Schicht, gekennzeichnet dadurch, daß ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird;

ein Stromerzeuger an das erste Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in Reihe mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Stromcharakteristik geschaltet wird;

ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden unter gleichzeitiger räumlich ,getrennter Anordnung zu dem ersten Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird;

eine Meßeinrichtung zur Messung der Spannungscharakteristik an das zweite Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden angeschlossen wird;

die ersten und zweiten Anschlüsse in einer vorbestimmten Anordnung orientiert werden, um eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen für jede Anordnung der Paare von Elektroden und den ersten und zweiten Anschlüssen zu erhalten;

ein Strom zu dem ersten Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden und Speichern der gemessenen Stromcharakteristik zugeleitet wird;

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eine Spannungscharakteristik an dem zvve.iten Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden empfangen wird als Folge des eingeprägten Stromes und Speicherung der gemessenen Spannungscharakteristik unter Zeitsynchronismus mit der gespeicherten Stromcharakteristik;

die gemessene Phasenwinkeldifferenz zwischen der gespeicherten Stromcharakteristik und der gespeicherten Spannungscharakteristik bestimmt wird;

der scheinbare elektrische Eigenwiderstand der Schicht aus der gespeicherten Strom- und Spannungscharakteristik bestimmt wird; und

eine Anomalie für die Schicht aus der gemessenen Phasenwinkeldifferenz und den Eigenwiderstandswerten durch die Bestimmung eines entkoppelten Phadenwinkels ermittelt wird, der der Differenz zwischen dem gemessenen Phasenwinkel und dem entsprechenden Phasenwinkel der elektromagnetischen Kopplung bei demselben elektrischen Eigenwiderstand entspricht.

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der gemessene Phasenwinkel. (0_%1) zwischen der eingeprägten Stromcharakteristik und der empfangenen Spannungscharakteristik mittels Kreuzkorrelatoren der eingeprägten Stromcharakteristik mit der Sinus- und Kosinus-' wellenform, die eine Frequenz gleich der Frequenz des eingeprägten Stromes aufweist, um die Phase des Stromes (0j) zu bestimmen, durch Kreuzkorrelation der sich ergebenden Spannungscharakteristik sowohl mit dem

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Sinus als auch mit dem Kosinus der Frequenz des eingeprägten Stromes, um die Phase der Spannung (0_V) zu bestimmen, und durch Berechnung des gemessenen Phasenwinkels (Φ_Μ) durch den Ausdruck φ^. = Φ_ν - φ- bestimmt wird.

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Proben des polarisierbaren Materials aus der Schicht zum Zwecke der Feststellung der Materialbestandteile in der Schicht entnommen werden,

so daß die durch die Einflüsse der Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte hervorgebrachten polarisierbaren Materialien ermittelt werden können.

21» Verfahren nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß die Tiefe des polarisierbaren Teiles der Schicht durch die Bestimmung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung sowie durch die Auenutzung der Strom- und Spannungs-.charakteristika zum Zwecke der Feststellung, daß der. maximale Anteil des Stromes durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt, ermittelt wird.

22. Verfahren nach Punkt 20 oder 21, gekennzeichnet dadurch, daß eine zusätzliche Probe des nichtpolarisierbaren Materials aus dem nichtpolarisierbaren Teil der Schicht in der Nähe des polarisierbaren Teiles entnommen und mit dem polarisierbaren Material verglichen wird.

23. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit der Schicht in die Erdoberfläche zum Zwecke der Erzeugung eines Stromes eingebracht werden, der über verschiedene Strombahnen in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, und um die Spannung nachzuweisen, die durch den Empfang dieser Stromflüsse hervorgerufen wird;

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oberfläche zum Zwecke der E_rzeugung eines Wechselstromes eingebracht werden, der über eine Strombahn in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, und um die Spannung nachzuweisen, die durch den Empfang dieses Stromflusses hervorgerufen wird;

die Frequenz des Wechselstromes geändert wird, um zu veranlassen, daß der Strom auf verschiedenen Strombahnen in unterschiedlicher Tiefe durch die Schicht hindurchfließt und

die Frequenz gemäß den gegebenen Notwendigkeiten geändert wird, bis die sich ergebende Spannung anzeigt, daß ein maximaler Stromanteil über eine Strombahn fließt, die sich innerhalb der Schicht befindet.

20, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß, wenn die Schicht seitliche Veränderungen der Polarisierbarkeit aufweist, die hervorgerufen werden durch ein polarisierbares Material in einem Teil der Schicht auf Grund der Effekte durch die tiefer liegende Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte sowie durch Materialien in anderen Teilen der Schicht, die in signifikanter Weise weniger stark polarisierbar sind, und zwar wegen des Fehlens der Effekte der tiefer gelegenen Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte;

ein Strom erzeugt wird, der unter Verwendung von Elektroden unter Einbringung in die Erdoberfläche auf Strombahnen durch die Erde fließt, und die sich dabei ergebende Spannung nachgewiesen wird;

die Tiefe der Schicht, die das polarisierbare Material enthält, auf Grund der nachgewiesenen Spannung bestimmt wird und

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3. Verfahren nach Punkt l_f gekennzeichnet dadurch, daß der scheinbare Eigenwiderstand durch Bestimmung der Größe der Spannung aus der empfangenen Spannungscharakteristik, durch Bestimmung der Größe des Eingangsstromes aus der gemessenen Stromcharakteristik, durch Bestimmung des Verhältnisses der Spannung mit Bezug auf den Strom und durch Multiplikation des Verhältnisses mit dem geometrischen Faktor für die Strom- und Spannungselektrodenan·» Ordnung ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet ,dadurch, daß der entkoppelte Phasenwinkel ($_c) durch die Berechnung des gemessenen Phasenwinkels ($_M)» durch die Berechnung des Phasenwinkels der elektromagnetischen Kopplung (Φ_Εμ) und durch die Bestimmung von Φ_ο = φ_Μ - Φ_ΕΜ ermittelt wird,

5· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in die Erdoberfläche in elektrische Verbindung mit der Schicht eingebracht wird;

ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aafgestellten Elektroden in die Erdoberfläche in elektrischer Verbindung mit der Schicht und in einem vorbestimmten Abstand von den ersten in räumlich ge-

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trennter Anordnung aufgestellten Elektroden eingebracht wird;

ein Strom durch erste Leiter in die Schicht bei dem zweiten Paar von Elektroden zugeführt wird;

die Spannungscharakteristika an dem ersten Paar von Elektroden durch die ersten Leiter übertragen werden;

die ersten und zweiten Leiter in einer solchen Art und Weise angeordnet und orientiert werden, daß eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den Leitern hervorgerufen wird; und

die Charakteristika des Stromes, der der Schicht bei dem

zweiten Paar von Elektroden in Zeitsynchronismus mit

den Spannungscharakteristika von dem ersten Paar von Elektroden zugeführt wird, gespeichert werden,

6· Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß zum Zwecke der Berechenbarkeit der elektromagnetischen Kopplung zwischen den ersten und zweiten Leitern

die ersten Leiter aus einem Paar verdrillter Leitungen zwischen der Stromquelle und der Stelle der Elektroden gebildet werden; *

die zweiten Leiter aus einem zweiten Satz von verdrillten Leitungen zwischen der Meßstelle und der Stelle der Elektroden gebildet werden; und

parallele Teile in einem vorbestimmten und festgelegten Abstand voneinander angeordnet werden.

7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Leiter zueinander in räumlich getrennter Anordnung parallel angeordnet werden, wobei eine Isolierung zwi-

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sehen den Leitern vorgesehen wird und diese gleichmäßig längs des in räumlich getrennter Anordnung parallel verlaufenden Teiles verteilt ist.

8. Verfahren nach den Punkten 5 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Strom den ersten Elektroden aufeinanderfolgend eingeprägt wird, wobei die empfangenen charakteristischen Spannungen an den zweiten Elektroden zusammen mit den Charakteristika des aufeinanderfolgend eingeprägten Stromes gespeichert und jede gespeicherte charakteristische Spannung und jeder gespeicherte charakteristische Strom algebraisch zu der vorhergehend gespeicherten charakteristischen Spannung und dem vorhergehend gespeicherten charakteristischen Strom addiert -werden, um eine zusammengesetzte einzelne charakteristische Spannung und einen zusammengesetzten einzelnen charakteristischen Strom zu bilden.

9, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

eine erste Gruppe von Elektroden in die Erdoberfläche und in einem vorausgewählten Abstand "A" eingebracht wird;

eine zweite Gruppe von Elektroden in die Erdoberfläche in einem Abstand M (A) parallel und symmetrisch auf jeder Seite der ersten Elektroden, wobei M eine Konstante darstellt, eingebracht wird;

eine elektrische Anomalie für die Schicht für den Elektrodenabstand bestimmt wird;

der Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden um einen Faktor A* = A + b, wobei "b" einer Zahl außer der "0" entspricht, verändert wird;

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fur den neuen Wert von "b" die zweite Gruppe von Elektroden erneut im Abstand M in die Erdoberfläche eingebracht und die elektrische Anomalie für die Schicht bestimmt wird;

der Wert von "b" für eine Reihe von Abständen inkremal verändert wird, bis ein Maximalwert für die elektrische Anomalie bestimmt ist und

die verbleibende elektrische Prospektion über dem Gebiet mit dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden unter Gewährleistung des bestimmten Maximalwertes für die elektrische Anomalie weitergeführt wird.

10« Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrische Anomalie durch Erzeugung eines Stromflusses in einer bestimmten Tiefe in der Schicht und durch Nachweis der Spannung auf Grund des Empfanges dieser Stromflüsse, durch Ermittlung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannungen und durch Ausnutzung der Strom- und Spannungscharakteristike zur Bestimmung der elektrischen Anomalien ermittelt wird.

11· Verfahren nach Punkt 9 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß "b" eine positive Zahl und "A" ein im voraus ausgewählter Mindestabstand sind.

12. Verfahren nach Punkt 9 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß "b" eine negative Zahl mit einem Wert kleiner als "A" ist und wobei "A" einem vorausgewählten Maximalabstand entspricht.

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13. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

eine berechenbare elektromagnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Leitern aufrechterhalten wird;

der Strom durch die Leiter zu den zweiten Elektroden gemessen wird und

die durch die Spannungsmeßeinrichtung gemessene Spannung und der in Zeitsynchronismus gemessene Strom aufgezeichnet werden.

14. Verfahren nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch,daß die Schritte an einer einzelnen Stelle sehr oft wiederholt und die Daten algebraisch in Zeitsynchronismus zu den vorhergehend erfaßten Daten addiert werden.

15. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

der scheinbare Eigenwiderstand der Schicht unter der ' tegelmäßigen Anordnung bestimmt wird;

der entkoppelte Phasenwinkel der Schicht unter der regelmäßigen Anordnung bestimmt wird;

Teile der Schicht mit einer elektrischen Anomalie unter Verwendung von Werten des bestimmten scheinbaren Eigenwiderstandes und des entkoppelten Phasenwinkels ermittelt werden;

eine Probe der Schicht, die mit Hilfe der bestimmten elektrischen Anomalie ermittelt ist, genommen wird und

die Probe zur Bestimmung der Zusammensetzung der die elektrische Anomalie hervorrufenden Schicht analysiert wird,

so daß die durch die Erdgas- bzw. Erdöllagerstätte hervorgerufenen Anomalien identifiziert werden können.

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16, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

ein erstes Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird;

ein zweites Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Sektroden in elektrische Verbindung mit der Schicht gebracht wird;

das erste Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden unter Verwendung einer ersten Leitung an einen Leiter, der mit einer Stromquelle verbunden ist, angeschlossen wird;

•das zweite Paar von in räumlich getrennter Anordnung aufgestellten Elektroden unter Verwendung einer zweiten Leitung an ein Gerät zur Spannungsmessung angeschlossen wird, wobei es sich um die Spannung handelt, die an dem zweiten Paar von in räumlich getrennter Anordnung ' aufgestellten Elektroden empfangen wird?

ein gleichmäßiger Abstand zwischen den ersten und zweiten Leitungen hergestellt wird, wobei jeder.Teil der zweiten Leitung zu der ersten Leitung parallel verläuft;

jede Seite der ersten Leitungen unter Verwendung einer ersten und zweiten Verzvveigungsstelle mit den ersten Elektroden verbunden werden, wobei die ersten und zweiten Verzweigungsstellen auf derjenigen Seite des Teiles der ersten Leitung positioniert werden, die von der zweiten Leitung gleichmäßig weit entfernt ist und

die Leiter mit der ersten Verzvveigungsstelle verbunden werden, die mit der zweiten Verbindungsstelle zusammengeschaltet ist, und anschließend eine Verbindung der • Leiter mit der zweiten Verzvveigungsstelle hergestellt wird, die mit der ersten Verbindungsstelle zusammengeschaltet wird,

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so daß irgendeine Differenz in den Messungen an jeder der Verzweigungsstellen auf Grund von Streuverlusten in dem System nachgewiesen werden kann.

17, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit der Schicht in die Erdoberfläche zum Zwecke der Erzeugung eines Stromes eingebracht werden, äer über verschiedene Strombahnen in einer Tiefe durch die Schicht hindurchfließt, um die Spannung nachzuweisen, die durch den Empfang dieser Stromflüsse hervorgerufen wird;

die Elektroden zur Aufnahme der Stromflüsse bei unterschiedlichen Tiefen in der Schicht umgesetzt werden und

die Elektroden gemäß den gegebenen Notwendigkeiten umgesetzt werden, bis die sich ergebende Spannung anzeigt, , daß der maximale Anteil des Stroraflusses durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt.

18« Verfahren nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich die Schritte zur Bestimmung der Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung sowie zur Ausnutzung der Strom- und Spannungscharakteristika durchgeführt werden, um zu messen, sobald der maximale Anteil des Stromflusses durch die polarisierbare Schicht hindurchfließt»

19, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

in räumlich getrennter Anordnung aufgestellte Elektroden in elektrischer Verbindung mit der Schicht in die Erd-

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die Charakteristika des erzeugten Stromes und der entsprechenden nachgewiesenen Spannung bestimmt werden und

die Strom- und Spannungscharakteristika zur Ermittlung der sich auf Grund der Schicht ergebenden Anomalien ausgenutzt werden.

HfenMä-Seiien Zeichnungen