JPH0415431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油、ガス井、特に傾斜した掘削井の
の傾斜、方位を測定するための測定パツドを有す
るゾンデに関する。

掘削孔中での若干の測定、特に、デイツプ
（dip）の測定を行うには、パツドが掘削孔壁に対
して押し付けられ、これらのパツドは、ゾンデ本
体に関節連結された腕により保持された電極また
はトランスデユーサを有し、上記腕はゾンデ本体
の周りに対称的に分布される。ゾンデ本体は、上
方部、すなわちカートリツジに連結され、上記カ
ートリツジは、地表装置への電気伝達を許すケー
ブルから吊下げられる。腕には弾力手段が働き、
よつて、パツドが適当な圧力で孔壁に押し付けら
れ、また、地表装置から制御される手段により、
上記腕を、上記弾力手段の力に抗して、ゾンデ本
体に沿つて後退することが可能にされる。上記パ
ツドは、測定運動の間のみ孔壁に接触して置かれ
る。

米国特許第3685158号（J.Planche）明細書は、
二つの別々な組に組まれた４つの腕を有するデイ
ツプ測定器（dipmeter）を示し、上記腕の各組
は２つの対向腕を有し、それらの運動はリンクさ
れる。したがつて、対向する２つのパツドは常に
ゾンデ本体に対して対称に広がるが、１つの組の
パツドは他の組とパツドと異なる形に広がり得
る。この構造により、楕円形孔の場合にパツドが
孔壁に接触した状態に保たれることが可能にさ
れ、この際、パツドは、（平面図で見て）菱形の
頂点を形成し、菱形の中心にゾンデ本体が置かれ
る。

さらに、上述の測定器においては、パツドは、
同平面にとどまるように強制され、よつて、測定
信号の処理が簡単化される。換言すれば、パツド
は、ゾンデの軸心に垂直な平面内においてのみゾ
ンデ本体に対して横方向に動き得る。このこと
は、パツドを、腕により保持されたスライド上に
取付け、上記腕をＹ形のリンク手段によりゾンデ
本体に連結することにより達せられる。

傾斜した掘削井においては、測定器の重量が半
径方向成分を持ち、この成分が弾力手段の力に抗
して下方パツド上に働き、よつて、下方パツドと
対称に置かれた上方パツドが孔壁から離れる傾向
があり、これにより、測定値に大きな誤差が生じ
る。すなわち、傾斜した坑井では、カートリツジ
またはゾンデの重量が下側にある腕をたたませる
作用を及ぼし、その結果、上側のパツドが抗壁か
ら離れやすい。この場合、抗壁との接触をパツド
に保持された電極で検出し、その時のパツド、腕
の位置などを含めた検出信号をケーブルを介して
地表に送り、この検出信号から傾斜、方位、坑井
径とのデータを採取しているので、抗壁からいず
れかのパツドが離れていると測定データに大きな
誤差を生じる。また、従来、腕の開きとの関係
で、パツドはこれを支持する部材に対してスライ
ドできるように構成されており、このため、この
スライド部を含めたパツド部の長さが長くなり、
このことが抗壁とパツドとの適正な接触を妨げて
いた。掘削孔の傾斜の影響を少なくするには、米
国特許第3423671号（A.Vezin）明細書に示され
た如く、測定器の重心に弾力性中心化手段を取付
けることができるが、この方法により得られる補
正は単に部分的であり、また、この中心化手段
は、断えず孔壁と接触するから、急速に摩耗す
る。さらに、この方法は、充分な直径を有する掘
削孔中でのみ行われ得るに過ぎない。

米国特許第3474541号（W.E.Cubberly，Jr.）
明細書は、偏向した掘削孔に適するキヤリバー測
定器を示し、この測定器においては、関節連結さ
れたジヨイントが、ケーブルに連結された上方部
をゾンデに連結する。ゾンデは、対向する１組に
置かれた４つの弧形ばねを有し、それらの一端は
ゾンデに連結され、他端はゾンデの長手方向に沿
つて動き得る。各組のばねの端の運動が、２つの
垂直方向に沿う孔の寸法を定めるために測定され
る。この測定器は、ゾンデの軸心に平行に保たれ
たパツドを有せず、したがつて、本発明は基本的
に異なる。

本発明の目的は、傾斜した掘削井の場合に、パ
ツドと抗壁とが常に適正な接触をするようにし、
正確な検層結果を得られるようにすることにあ
る。

本発明においては、第１に、ゾンデの軸心とカ
ートリツジの軸心との間に角度のずれを与えるこ
とが可能にされ、よつて、測定運動の間、カート
リツジは抗壁に荷重を及ぼすように接した状態に
なり得、よつて、カートリツジの重量は、下方パ
ツド上に働く半径方向成分中に含まれず、ゾンデ
の重量のみが介在し、よつて、カートリツジ重量
の半径方向成分が著しく減少され、上側に位置す
るパツドが抗壁から離れないようになる。

第２に、パツドの長さ（ゾンデの軸心に平行な
寸法）は、最大においても、ゾンデの横方向寸法
（直径）Ｄの２倍に等しく定められ、1.5Dである
ことが望ましい。カートリツジに連結されたゾン
デの上端は孔壁上に乗るから、ゾンデの軸心は掘
削孔の軸心からずれる（上記両軸心が角度をな
す）。同様なずれが、ゾンデの軸心に平行に保た
れたパツドの接触面と、孔の壁面との間に生ず
る。この結果生ずる。パツドの長さの中間の所に
置かれた測定素子（電極またはトランスデユー
サ）と孔壁との間の距離はパツドの長さに比例す
る。パツドの長さが、最大においても2Dであり、
望ましくは1.5D程度であることにより、測定素
子と孔壁との間の距離が極小にされる。このよう
な長さにより、固められてない地層の場合におい
ても、パツドが孔壁中に沈み込むことを防ぐに足
りる充分な接触面積が与えられ得る。

さらに、パツドに加えられる弾力を調節し得る
ことが望ましく、特に、極めて粘性の高い掘削マ
ツド〔ガムブー（gamboo）〕が存在する場合に
は、掘削孔の傾斜の如何に拘らず、パツドの接触
圧（押し付け圧）を増加することが要求される。
上述の米国特許第3423671号および第3685158号明
細書は、上記力の調節を可能にするが、調節範囲
が不充分であり、したがつて、所要の時に極めて
大きな力を得るためには極めて強力はばねを用い
ることが必要になり、よつて、通常の状態に対し
ては過大な力が与えられる結果になる。したがつ
て、特許請求の範囲第５項、第１１項の発明は、
他の目的として、測定ゾンデの測定パツドを掘削
孔の壁に押し付ける力を調整するための方法およ
び手段を提供するものであり、この方法において
は、パツドは、関節連結された腕を端に置かれ、
パツドに、腕の位置の如何に拘らず一定な第１弾
力、および、可調節な第２弾力が加えられること
を特徴とする。

このようにして、上記一定の第１の弾力を、通
常の状態に対して適当な値に規定すること、およ
び、上記可調節の第２の弾力を広い調整範囲内に
おいて規定することを別々に行うことが可能にさ
れる。

以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。

第１図には、地層を貫く掘削孔（油井）Ｂが示
され、この孔中で測定が行われ、この孔は垂直に
対して大きく傾斜している。

全体として１０で示すデイツプ測定器は、地表
装置（図示なし）に連結されたケーブル１１から
吊下げられ、ケーブル１１は上記地表装置とこの
測定器１０との間の電気伝達を可能にする。測定
器１０は、掘削孔中で動かされ得る細長い円形断
面体の形に作られ、下方部分、すなわち、ゾンデ
１２、および、上方部分、すなわち、カートリツ
ジ１３を有し、上記両部分はジヨイント１４によ
り連結される。

ゾンデ１２は本体１５を有し、本体１５の軸心
AA′は長手方向を形成し、さらに、４つの測定パ
ツドを有し、これらのパツドは、本体１５の周り
に90°づつの間隔を隔てて置かれ、各パツドは２
つの腕、すなわち、ゾンデの本体１５にヒンジ連
結された主腕および第２腕により保持される。明
確化のために、第１図には、対向する１組のパツ
ド１６，１７のみが示され、これらのパツドはそ
れぞれ腕１８，１９および２０，２１により保持
され、腕１８および２０は主腕であり、腕１９お
よび２１は第２腕である。パツドを保持する腕の
各組は、パツドおよびゾンデ本体１５とともに平
行四辺形を形成し、よつて、パツドは常にゾンデ
本体１５の軸心に平行に保たれる。

板ばね２９を有する第１の弾力手段が上記腕に
働き、これらをゾンデ本体から遠ざかるように横
方向に動かし、パツドを掘削孔の壁に押付ける。
ゾンデ本体中に置かれて地表装置から制御される
後述の機構により、腕をゾンデに向けて後退する
ことが可能にされる。パツドは、測定の間のみ孔
壁に接触して置かれる。

主腕は対向する組に連結され、よつて、２つの
対向腕、たとえば、腕１８と２０とは常に、ゾン
デ本体１５に対して対称に延ばされる。しかし、
主腕の２つの組は独立である。すなわち、１つの
組の主腕は、他の組の主腕と異なるように延ばさ
れ得る。この構造により、楕円形の孔の場合にも
パツドが孔壁に接触した状態に保たれることが可
能にされ、この場合には、パツドは（平面図で見
て）菱形（ダイヤモンド形）の頂点を形成し、こ
の菱形の中心はゾンデ本体の軸心AA′である。し
かし、主腕の２つの組が本体に対して異なるよう
に延ばされた時は、これらにそれぞれ連結された
パツドの組は異なる長手方向位置を取る。このよ
うなパツドの配置は“非同面的”と称される。

第２図に示す如く、各パツドは、パツドが接触
する地層の抵抗率を定めるに要する電極手段２５
を有する。適当な電極手段は、たとえば、米国特
許第4251773号（Cailliau外）明細書に示された
ものであり、この手段は、パツドの長さの中心に
並んで置かれた２つの電極を有する。

この測定器には、電極に必要なものを供給する
ため、および、電極からの信号を受取つて表示す
るための手段が設けられるが、これらの手段は本
発明の目的の部分を形成しないから、ここには述
べない。集められた４組の信号は、地層のデイツ
プ特性を定めるために周知の如く相関させられ
る。

さらに、ゾンデ本体中には、腕の各組の横方向
運動を感知する手段が置かれ、これから得られた
信号により、２つの垂直方向に沿う孔の寸法を計
算することが可能にされ、よつて、異なる深さに
おけるこの孔の形が定められ得る。このことはま
た、本体上の基準点に対する各組のパツドの長手
方向位置を与える。これらの位置は可変であり、
適当な深さの修正を行うために知ることが必要で
ある。

さらに、地層のデイツプ特性（地層の水平に対
する最大傾斜線の傾きおよび方向）は、掘削孔の
軸心に対してではなく、地球の基準に対して定め
られなければならない。この目的のために、ゾン
デは、垂直に対するゾンデの軸心の傾斜を感知す
る手段、および、この軸心を通る基準面の、磁気
北極の如き一定方向に対する方位を感知する手段
を有し、これらの手段は、ゾンデの上部中に置か
れたユニツト３０中に集めて置かれる。このユニ
ツト３０は、傾斜を定めるための３つの加速度計
および、方位を定めるための３つの磁力計を有す
るが、このような装置は周知であるので、詳細に
は述べない。

カートリツジ１３は、２つの部分、すなわち、
ジヨイント１４に連結された電子カートリツジ３
１、および、ケーブル１１に連結されたテレメー
タカートリツジ３２を有する。電子カートリツジ
３１は、地表装置に連結されて、励起および制御
信号を発し、測定信号を処理する。テレメータカ
ートリツジ３２は、ケーブル１１と電子カートリ
ツジ３１との間の中間面を構成する。

第３図はジヨイント１４の詳細を示す。カート
リツジに固定されたジヨイントの上部３３の截頭
球形のナツクル３４に終る。ゾンデに固定された
ジヨイントの下部３５は、その端に、球面を有す
る孔３６を有し、孔３６はナツクル３４と強力す
る。球形孔３６はねじ孔３７に連なり、ねじ孔３
７中に、ナツクル３４を保持するためのリング３
８がねじ込まれる。リング３８の内腔は、ナツク
ル３４と接触する球形部３９、および、下部３５
と上部３３との間に角度の付いた遊隙が生ずるこ
とを許す円錐形部４０を有する。リング３８は２
つの半体から作られ、よつて、孔３６中にナツク
ル３４を入れた後リング３８をねじ込むことが許
される。

ナツクル３４は外面に溝４１を有し、溝４１中
に、下部３５に固定されたピン４２が係合し、こ
れらのピン４２は、下部３５がその軸心の周り
に、上部３３に対して回転することを防ぐ。しか
し、ピン４２は溝４１中に一杯には（完全には）
進入せず、よつて、下部３５は何れの方向にも斜
めに動き得る（傾けられ得る）。

ダクト４３中に置かれた電気導線のために必要
な通路は、上部３３中に作られた中心孔４４、お
よび、下部３５の内腔３６に連なる中心孔４５に
より与えられる。通路４６は、掘削マツドが上記
孔４４，４５中に入つて種々な部分にパランスし
た圧力を与えることを許し、このダクト４３は耐
圧可撓金属管４７によりマツドから保護され、管
４７の両端はシール体４８，４９中に係合し、シ
ール体４８，４９はそれぞれ、上部の中心孔４４
および下部の中心孔４５を閉じる。マツドの通路
を防ぐために、各シール体の外面および内面上
に、５０，５１の如きシールが置かれる。各シー
ル体中において、管４７を受取る孔は端に朝顔形
の広がり５２を有し、これにより、可撓管４７が
両シール体に対して角度方向にずれることが許さ
れる。

ゾンデとカートリツジとの間に関節連結リンク
を用いたことにより、第１図に示す如く、傾斜し
た掘削孔中でカートリツジが孔壁上に乗ることが
許され、したがつて、カートリツジの重量は、下
方のパツド上に加えられる半径方向重量成分には
含まれず、この成分は、ゾンデ１２の重量による
もののみとなる。

ゾンデは、パツドの高さの所においては掘削孔
に対して中心化され、ジヨイント１４に固定され
たゾンデの上端は孔壁のそばにある。したがつ
て、カートリツジの軸心（掘削孔の軸心に平行）
とゾンデ本体の軸心との間に生ずるずれ角度Ｅ
は、掘削孔の直径とゾンデの長さとにより定ま
る。このずれ角度は、パツドに対しては、パツド
の長さの中間に置かれた電極２５と孔壁との間の
ずれとして現われ、このずれは、孔壁と接触して
いるように設計されたパツドの長さＬに比例す
る。

図示例においては、パツドの長さＬは、約
1.5Dに等しい（上記Ｄはゾンデ本体の外径であ
る）。通常の直径の場合には、Ｌは約15cmに相当
し、これにより、パツドが壁中に入る（沈み込
む）ことを防ぐに足りる接触面積が与えられる。
同時にこの長さは充分小であり、よつて、ずれＥ
は小にとどまり、測定の品質を悪化することはな
い。しかし、上方のパツドが接触を失い、よつ
て、測定信号が極めて弱くなつたかまたは消滅し
た場合に対するために、パツドの接触圧を増加す
るための手段が設けられる。

第２図に示す如く、各パツドはそれぞれの板ば
ね２９を有する。この型のばね２９はパツドを孔
壁に向けて外方に弾発し、腕が延びても殆ど変ら
ない弾力を与える。ゾンデ本体中に置かれた２つ
のコイルばねにより副弾力が与えられ、上記コイ
ルばねの各々は１組の対向腕上に働く。このばね
手段については後に詳述する。これらのばねの圧
縮の調節は地表装置から制御され得、よつて、測
定の間にパツドの接触圧を増減することが可能に
され、上記増減は、パツドが、ケーブル１１の運
動にしたがつてゾンデの軸心に沿つて動かされる
時に間歇的にも連続的にも行われ得る。ばねの圧
縮を制御することにより、すべてのパツドの孔壁
との充分な接触が保証される。

このようにして、パツドに加えられる力を大き
く増加することが可能にされる。これは、コイル
ばねにより与えられる力（極めて強力なコイルば
ねが用いられ得る）は広い調節範囲を有するから
である。同時に、通常の状態に対しては、弾力
は、パツドに適正な接触圧を与えるに充分な値に
限定され得る。異なるばねの別々な力を与えるこ
とは重量である。これは、極端な条件にのみ適す
る力が常に与えられていると腕の後退に対する抵
抗が極めて大になるからである。この場合には、
パツドが掘削孔の断面が急に小さくなつた場所
（たとえば、空洞の後にある部分）に遭遇した時
に、パツドが孔壁に固着するかまたは、定められ
た速度より運動が明らかに遅くなり、この“ヨー
ヨー”（“yoyo”）現象は極めて厄介である。さら
に、腕の後退機構をもつと強力にすることが必要
とされる。

さて、腕の運動およびパツドの接触圧制御手段
について説明する。第４図および第５図は、軸心
AA′を有するゾンデ本体への腕の連結を示す。第
４図には、明確化のために１つのパツド腕のみが
示されている。パツド１６はピボツト６０および
６１により主腕１８および第２腕１９にそれぞれ
連結される。パツド１６はさらに板ばね２９の弾
力作用を直接受け、ばね２９の端６２は、パツド
の内側に作られた孔６３中に係合し、ばね２９の
他端はゾンデ本体に固定される。

主腕１８はピボツト６５により本体１５に連結
される。第５図に示す如く、主腕はＵ形断面を有
し、Ｕの１腕は、本体の方向に広がつて延長部６
６を形成し、延長部６６は円形孔を有し、この孔
中に、軸心AA′に垂直な中心溝を有する円板６７
が嵌合する。円板６７は、上記溝を経て、軸心
AA′に沿つて動き得る作動ロツド６９上に作られ
た正方形スタツド６８上に係合する。したがつ
て、ロツド６９の運動により、主腕１８がピボツ
ト６５を中心として揺動される。スタツド６８の
運動についで行われる円板６７の円弧運動により
円板の小さな横方向運動が行われる。この運動
は、円板６７が軸心AA′に垂直な方向にスタツド
６８（スタツド６８の横方向寸法は円板の溝のそ
れよりも小である）に対して揺動し得ることによ
り可能にされるのである。

第５図に示す如く、ロツド６９は、スタツド６
８に対して直径方向に対向する第２スタツド７０
を有し、第２スタツド７０は、主腕１８に対向す
る手腕２０に連結され、連結の方法は１８の場合
と同じである。腕１８および２０は、それぞれの
延長部６６がロツド６９の両側に置かれるように
配置される。

他の組の主腕２２，２４は、ロツド６９の内側
に置かれた第２ロツド７１により作動され、第２
ロツド７１は、２つの対向する正方形スタツド７
２，７４を有する。第７図の斜視図に示す如く、
ロツド６９はその端部に正方形部分および中心孔
７５を有し、中心孔７５中にロツド７１が可摺動
に置かれる。ロツド６９はさらに、ロツド７１の
スタツド７２，７４により横切られる長手方向孔
７６を有し、よつて、２つのロツド６９と７１と
の間の相対運動が可能にされる。

第５図に示す如く、腕２２，２４は腕１８，２
０と同様であり、これらの腕２２，２４のロツド
７１への連結は、腕１８，２０のロツド６９への
連結と全く同様である。上述の構造により、対向
腕の各組の連結、および、前述した２組の腕の
別々の運動が可能にされる。

各ロツド６９および７１の運動を検出するため
のトランスデユーサ（図示なし）が設けられ、こ
れらのトランスデユーサから出される信号によ
り、各組の腕の延び出しが示され、よつて、２つ
の垂直方向に沿う掘削孔の寸法を定めることが可
能にされ、このインフオメーシヨン（データ）
が、前述した如く、デイツプの決定のために用い
られる。

第６図に示す如く、板ばね２９はねじ７８によ
りゾンテ本体の部分７７上に固定される。第５図
および第６図中の記号７９は、パツドに保持され
た電極を電子カートリツジ３１に接続するための
導線を示す。

作動ロツド６９および７１は、腕を後退させる
ために、上方（第４図および第６図において）に
動かされ得、この目的のために、管形の後退ピス
トン８５が設けられ、後退ピストン８５は、ゾン
デ本体の一部を形成するケース１５ａ内で動き
得、その端にねじ止めされたスラストリング８６
を有する。第６図および第７図に示す如く、ロツ
ド６９はゾンデ本体の部分８８中で案内される中
心部８７を有し、腕と反対の端に、ロツド６９の
周辺の周りに規則正しく分布された大径の３つの
セクタを有し、各セクタは、中心部８７に連結さ
れた部分８９を有し、部分８９の外径はスラスト
リング８６の内径より小であり、さらにセクタ
は、リング８６に半径方向接触して、ピストン８
５がロツド６９を動かすことを可能にするための
飛出し部９０を有し、さらにセクタは、スラスト
リング８６の内径より大きい外径を有する端部９
１を有する。

端部９１はそれぞれ、端部９１と同じ外径を有
するスリーブ９４の端を構成する指９３間の隙間
（溝）９２中に係合する。指９３は、内方作動ロ
ツド７１の端上に作られた各飛出し部９５に固定
される。これらの飛出し部９５は、スリーブ９４
の外径に等しい（したがつて、スラストリング８
６の内径より大きい）外径を有する。これによ
り、後退ピストン８５がロツド７１をも動かすこ
とが許される。ロツド６９中に作られた孔７６の
長手方向寸法と、隙間９２の長手方向寸法とは、
２つのロツド６０と７１との間の相対運動が許さ
れるように計算され、よつて、２つの対向腕の組
の独立性が得られる。しかし、所要に応じて、後
退ピストン８５の上方運動により、２つのロツド
６９，７１の運動および２組の腕の後退を行わせ
ることもできる。

腕と反対側にあるスリーブ９４の端は管形ピス
トン９６の端と係合する。スリーブ９４の端は、
第７図に示す如く、120°間隔に置かれた３つの指
９７からなり、同様に、ピストン９６の端も３つ
の指９８からなり、指９７（または９８）が、指
９８（または９７）間の間隙中に係合する。

さらに、スリーブ９４の周りにはコイルばね１
００が置かれ、ピストン９６の周りには第２コイ
ルばね１０１が置かれる。ばね１００は、ピスト
ン９６の指９８の端に作られた半径方向突起１０
２と、外側作動ロツド６９の飛出し部９０との間
に置かれ、ばね１０１は、スリーブ９４の指９７
の端に作られた半径方向突起１０３と、指９８と
反対の側においてピストン９６の端に作られたカ
ラー１０４との間に置かれる。

ばね１００，１０１は後退ピストン８５により
囲まれ、ピストン９６およびスリープ９４は、ゾ
ンデ本体の部分を形成する管形部１０５を囲む。
上記管形部１０５の内側には、流体制御手段およ
びその駆動モータ（これらは、第６図に示されて
ないが、後に詳述する）が置かれる。上記管形部
１０５は、それよりも厚さおよび直径の大な部分
１０６に連なり、部分１０５と１０６とは半径方
向カラー１０７により連結され、このカラー１０
７は、ピストン９６のカラー１０４とともに第一
輪形室１０８を形成し、後退ピストン８５の端に
作られたカラー１１０とともに第二輪形室１０９
を形成し、上記室１０８および１０９のシール
は、カラー１０４，１０７および１１０上にそれ
ぞれ置かれたシール体により行われる。室１０８
および１０９は、それぞれの通路１１５および１
１６を経て流体手段に連通する。

上述の構造において、ばね１００は、ロツド６
９の飛出し部９０に接触するから、この外側作動
ロツド６９に弾力をおよぼし、ばね１０１は、ロ
ツド７１の突起１０３に接触するから、この内側
作動ロツド７１上に働く。

ピストン９６は、コイルばね１００，１０１の
各々によりおよぼされる弾発力を調節するために
用いられる。第６図の位置においては、ピストン
９６は、上向きに固定カラー１０７に衝接し、両
ばねは最少の圧縮下にある。ピストン９６が、流
体手段により室１０８中に作られた圧力の作用に
より、下方に動くと、ピストン９６のカラー１０
４に接触するばね１０１の圧縮は増加し、他のば
ね１００は、ピストン９６の端を構成する半径方
向突起１０２上に接触しているから、ばね１０１
と同量だけ圧縮され、よつて、ピストン９６の運
動の後に加えられる圧力の増加はすべてのパツド
に対して同じになる。

スリーブ９４の位置を検出するための移動トラ
ンスデユーサ（図示なし）が管形部１０５中に置
かれ、このトランスデユーサから出される信号に
より、ばね１００，１０１の圧縮度合が示され
る。

後退ピストン８５はコイルばね１１７の作用を
受け、ばね１１７はピストン８５を、腕伸長位置
に向けて（第６図において下方に）押す。このば
ね１１７は、固定部分１０６の輪形延長部１１８
に接触する。

管１２０は、固定部分１０６および延長部１１
８の内側に固定され、この管１２０の内側は、油
で満たされ、ケース１５ａの外側に置かれた箱１
２２および、ピストン１２３により限界された室
１２１と連通する。このピストン１２３は、ばね
１２４による引張力を受け、ばね１２４の一端は
ピストン１２３上の部品にねじ止めされ、他端
は、管１２０の地端（上端）に固定された停止体
１２５にねじ止めされる。延長部１１８およびピ
ストン１２３との間には室１２６が形成され、室
１２６は外部と連通する掘削孔中での測定操作の
間、掘削マツドは上記室１２６中に進入し、マツ
ドの圧力はピストン１２４により、室１２１中に
存在する油および管１２０の内側に加えられ、よ
つて、適当な圧力バランスが与えられる。上記油
は流体手段中に流れ、その作動に必要な貯槽を形
成する。

第８図はパツドに付与する弾力を調整する手段
を説明図的に示す。上述した諸部品との関係の理
解を容易にするために、第８図には、腕の後退を
制御するピストン８５が説明図的に示されてい
る。上記ピストン８５は、室１０９（以後、“後
退室″と称する）中にある圧力および、ばね１１
７の弾力作用を受ける。第８図にはさらに、ばね
１００および１０１の圧縮度を調節するためのピ
ストン９６が説明図的に示され、このピストン９
６は、室１０８（以後、“圧縮室″と称する）中
の圧力を受ける。

流体手段は、分布器１３０を有し、分布器１３
０は、固定シリンダ１３１および、（軸心BB′の
方向に動き得る）可動ピストン１３２を有し、シ
リンダ１３１は両端壁１３３，１３４および隔壁
１３５，１３６を有し、隔壁１３５，１３６に
は、ピストン１３２の通過のための中心孔が設け
られ、これらの間の液密性を保つために適当なシ
ールが設けられる。壁１３３と隔壁１３５との間
に形成された室１３７は、通路１１６を経て後退
室１０９と常に連通し、また、ピストン１３２の
軸心BB′と同軸心の円形孔１３９を経て貯槽１４
０を連通し得る。

上記と対称的に、シリンダ１３１の他端におい
ては、端壁１３４と隔壁１３６との間に室１４１
が形成され、室１４１は、通路１１５を経て圧縮
室１０８と常に連通し、また、ピストン１３２の
軸心と同軸心の円形孔１４３を経て貯槽１４０と
連通し得る。通路１１５，１１６と貯槽との間に
はそれぞれレリーフ弁１４５，１４６が設けられ
る。

ピストン１３２は、全体として管形の構造であ
り、隔壁１３５を通過する部分１５０および、隔
壁１３６を通過する部分１５１を有し、これら２
つの部分の連結部に隔壁１５２を有し、隔壁１５
２は、シリンダの隔壁１３５と１３６との間の室
を液密に２つの室（すなわち、固定隔壁１３５と
可動隔壁１５２との間の室１５４および、可動隔
壁１５２と固定隔壁１３６との間の室１５５）に
分ける。室１５５は孔１５７を経てピストンの部
分１５０の内側と連通し、室１５４は、通路１６
０を経た後、常時開放電磁弁１６１およびボール
弁１６２を介して貯槽に連通され得る。ボール弁
１６２の座中には小径のオリフイス１５９が設け
られるが、その目的については、後に説明する。

室１５５は通路１６３を経て、モータ１６５に
より駆動されるポンプ１６４に連結され、上記通
路１６３中には逆流防止弁１６６が置かれる。ポ
ンプ１６４は、貯槽からフイルタ１６７を経て油
を引出す。室１５５はまた、通路１６８を経て貯
槽に連通され得、通路１６８中には、常時閉鎖電
磁弁１６９が置かれる。

ピストン１３２は、固定隔壁１３５と、ピスト
ンの隔壁１５２との間に置かれたコイルばね１７
０により、右方（第８図において）に弾発され
る。

ピストン１３２の部分１５１（第８図において
右にある部分）の内側には弁体１７１が置かれ、
弁体１７１は、弁軸１７３、この弁軸１７３の一
端に作られた円錐形部１７２および、弁軸１７３
の他端に作られた截頭円錐形部１７４を有し、弁
軸１７３の直径は孔１４３の直径より僅かに大で
あり、よつて、円錐形部１７２は、第８図に示す
如く、孔１４３を閉鎖し得る。ピストンの内方肩
部１７６に接触するコイルばね１７５は弁体１７
１を閉鎖位置に（第８図において右方に）弾発す
る。第８図および第９図に示す如く、截頭円錐形
部１７４は、ピストンの端近くにある他の内方肩
部１７７の端により形成された座と協力し、よつ
て、室１４１と、室１５５に連結されたピストン
１３２の内部との間の連通を閉じる。ここに付記
するに、第８図に示す如く、ピストン１３２が壁
１３４に衝接し、円錐形部１７２が孔１４３を閉
鎖した時には、截頭円錐形部１７４は座に接触し
ていない。換言すれば、第９図に詳細を示す如
く、「截頭円錐形部１７４に接触し得る肩部１７
７の端１８０と、壁１３４に衝接するピストン１
３２の端面との間の軸心方向距離ａ」は、「上記
端１８０に接触すべき截頭円錐形部１７４の円形
区域１８１と、孔１４３に接触する円錐形部１７
２の円形区域１８２との間の軸心方向距離ｂ」よ
り小である。

端壁１３４に接触するピストン１３２の端は溝
１７８を有し、溝１７８は、ピストン１３２が壁
１３４に接触した時に、ピストンの部分１５１の
内部と室１４１との間の連通を許す。

対称的な構造がピストン１３２の他端にも設け
られる。すなわち、弁体１７１と同じ形の弁体１
９１が置かれ、弁体１９１は、孔１３９を閉鎖す
る円錐形部１９２および、「内方肩部１９７と協
力して、室１３７と、ピストンの管形部１５０の
内部との間の連通を閉じる截頭円錐形部１９４」
を有する。上記弁体１９１は内方肩部１９６に接
触するコイルばね１９５により閉鎖位置に向けて
弾発される。

図示の位置においては、弁体１９１の状態は弁
体１７１のそれと反対である。すなわち、弁体１
９１は、肩部１９７と接触し、孔１３９を閉じて
いない。さらに、油の通過を許す内方突起１９６
と、ボール２００のための座として働く内方肩部
２０１との間にボール２００が置かれ、上記座２
０１中には、ボール２００がこの座に衝接した時
に部分１５０の内部と部分１５１の内部との間の
連通を保つための小さなオリフイス２０２が設け
られる。

さて、デイツプ測定操作の間における流体手段
の作動を説明する。

第８図に示す位置は休息位置であり、ゾンデの
腕は、これらのばねの作用により延ばされてい
る。ピストン１３２は、ばね１７０の力により、
壁１３４に衝接し、モータ１６５は停止し、電磁
弁１６１，１６９の電磁石は励磁されてなく、し
たがつて、弁１６１および１６９は閉じられてい
る。後退室１０９は貯槽に連通し、弁体１７１は
圧縮室１０８と室１５５との間の連通を許す。室
１５４は電磁弁１６１により閉じられている。

第１動作は、すべての室を貯槽と圧力平衡に置
くことにある。これを行うには、弁１６１および
１６９が開かれ、よつて、圧縮室１０８が室１５
５および弁１６９を経て貯槽に連通され、同様
に、室１５４が弁１６１を経て貯槽に連通され
る。後退室１０９はすでに貯槽と連通されてい
る。この圧力平衡が達せられると、弁１６１およ
び１６９の電磁石はも早励磁されない。

ついで、測定器を掘削孔中に下げるために、ピ
ストン８５を動かして腕を後退することが必要で
ある。このために、モータ１６５が始動されてポ
ンプ１６４が駆動され、また、弁１６１が開かれ
て室１５４が貯槽と連通され、よつて、この室１
５４中にある油がピストン１３２の運動に抗しな
いようにされる。ポンプの作動による室１５５中
の圧力の増加によりピストン１３２が、ばね１７
０の力に抗して動かされ、端壁１３３に衝接する
に至る。この運動により、弁体１９１の円錐形部
１９２が孔１３９を閉じ、よつて、後退室１０９
と貯槽との間の連通が閉じられる。やがて、截頭
円錐形部１９４がその座から離され、よつて、後
退室１０９がピストンの部分１５０の内部を経て
室１５５に連通される。

ピストン１３２の他端においては、反対の動作
が行われる。截頭円錐形部１７４がその座と接触
させられ、円錐形部１７２は、孔１４３の閉鎖を
停止する。したがつて、圧縮室１０８は、室１５
５との連通を止められ、貯槽に連通される。この
結果、後退室中の圧力の増加によりピストン８５
がばね１１７の力に抗して動かされ、よつて、腕
がゾンデ本体に沿つて後退される。圧縮室が貯槽
と同じ圧力になると、ピストン９６は休息位置に
とゞまる。

腕が後退され終ると、モータ１６５が停止され
る。弁１６１の閉鎖位置への復帰はモータの停止
の前に行われ得る。モータの停止後、弁１６１お
よび１６９は閉じられ、ピストン１３２の運動は
行われず、ピストン１３２は、壁１３３に接触し
た状態のままに残され、したがつて、腕は、後退
されたままにとどまる。

このようにして、測定器の掘削孔中への降下が
行われ得る。測定器が、測定運動が始められるべ
き深さに達すると、バツドを孔壁に接触させるた
めに腕を延ばさなければならない。これを行うた
めに、２つの孔１６１，１６９が開かれる。ピス
トン１３２は、室１５５中の圧力が下がるので、
ばね１７０の作用により動き始める。

前述した如く、截頭円錐形部１９４が座１９７
に係合する前に弁体１９１により通過されなけれ
ばならない距離（ｂ−ａ）があるので、弁体１９
１は、ピストンの運動開始の時と同じ位置にとど
まる。後退室は未だ貯槽と連通していない。後退
室は、小さなオリフイス２０２を経る以外にはも
はや室１５５と連通していない、と云うのは、後
退室中の加圧された油によりボール２００がその
座２０１に押付けられているからである。これに
より、上記加圧油が弁１６９を通過してこれを損
傷することが防がれる。

ピストン１３２および弁体１９１の、第８図の
位置への復帰により、後退室が貯槽と連通され、
後退室と室１５５との連通が閉じられる。つい
で、弁１６１および１６９が閉じられる。

測定の間に、パツドの接触圧を増加したい時に
は、ピストン９６が動かされなければならない。
このためには、モータ１６５が始動され、弁１６
１，１６９は閉じたままに残される。室１５５、
したがつて、これに連通する圧縮室１０８中の圧
力が増加する。

レリーフ弁１４５は圧縮室内で達し得る最大圧
P_naxを規定する。圧力をP_naxより低い値に設定す
るには、この値に達した時にモータを停止するの
みで足り、圧力は、モータが停められた後もこの
値に保たれる。後に、パツドの接触圧をもつと低
い値に戻したい時には、圧縮室１０８内の圧力が
下げられる。このためには、弁１６９が開かれて
圧縮室１０８が室１５５を経て貯槽に連通され
る。所望の値に達した時に弁１６９が閉じられ
る。

圧縮室１０８内の圧力を最低値（すなわち、貯
槽の圧力）に戻すには２つの方法がある。第１の
方法は、弁１６９を開くことであるが、この場合
には、この弁１６９により与えられるオリフイス
が小であるので、圧力の降下は遅い、第２の方法
は、速い圧力降下を許すものであり、この方法
は、２つの弁１６１および１６９を開くことにあ
る。室１５４は貯槽と連通され、また、室１５４
と室１５５との間の圧力差によりピストン１３２
が、ばねの力に抗して動かされて、弁体１７１を
動かす。よつて、圧縮室１０８が孔１４３を経て
貯槽に連通され、よつて、圧縮室中の圧力が急速
に下げられ得る。

測定運動の終りに、腕は、上述した方法を用い
て後退される。

さらに、緊急方法として、圧力室１０８中に高
圧がある時に腕を迅速に後退するための方法が行
われ得る。この目的のためには、弁１６１が開か
れる。室１５４から流れ出る油がボール１６２を
その座に押し付け、よつて、油は、この座中に作
られた小さいオリフイス１５９からのみ流出し得
る状態になる。ピストン１３２は、室１５５中の
圧力が高いので、左方に動かされる。しかし、ピ
ストン１３２の速度は、オリフイス１５９から流
出し得る油の速度により限定される。

ついで、モータ１６５が始動される。ピストン
１３２の運動は、後退室１０９と貯槽との間の連
通を閉じ、後退室と室１５５とを連通させ、また
他方において圧縮室１０８と貯槽とを連通させ
る。よつて、後退室中の圧力が高められ、ピスト
ン８５が動かされて腕が後退される。

上述の測定器は、傾斜した掘削孔中での測定に
適する。垂直（または、僅かに傾斜した）掘削孔
においては、ゾンデとカートリツジとの間の関節
連結はもはや不要である。これは、重量の半径方
向成分が無視され得るからである。この場合に
は、ゾンデはカートリツジに固定され得、ゾンデ
またはカートリツジ上に中心化手段が設けられ得
る。

パツドの接触圧を増加することを可能にする上
述の構造は、垂直掘削孔においても、特に、高粘
度の掘削マツドが存在する場合に、有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデイツプ測定器の説明図
的全体図であり、偏向した掘削孔中での測定の間
の状態を示す図、第２図は掘削孔壁に接触するパ
ツドの詳細を示す図、第３図は測定器の上方部と
下方部との間のジヨイントの断面図、第４図はゾ
ンデの下部、特に、腕を有するリンクの軸心方向
断面図、第５図は第４図の−線による断面
図、第６図は腕制御手段を有するゾンデの部分の
軸心方向断面図、第７図は第４図に示された若干
の部分の斜視図、第８図は腕を作動するための流
体手段の配置図、第９図は第８図の配置図中の一
部の詳細図である。 １０……デイツプ測定器、１１……ケーブル、
１２……ゾンデ、１３……カートリツジ、１５…
…ゾンデ本体、１６，１７……パツド、１８，１
９，２０，２１……パツド保持腕、２５……電極
手段、２９……板ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 傾斜した堀削井の裸抗中での検層を行う方法
   であつて、 細長い測定用のゾンデであつて測定手段を保持
   してゾンデ本体の周りに規則正しく配置された４
   つの測定パツドを有し、上記パツドがゾンデ本体
   にヒンジ連結されたそれぞれの腕の端部に置か
   れ、対向するパツドがゾンデの軸心に対して対称
   的に保たれているゾンデおよびこのゾンデとをケ
   ーブルに連結する細長いカートリツジを有する検
   層装置を、ケーブルより、裸抗中に所与の深さま
   で降下させ、 上記パツドを抗壁に弾力的に押し付け、各パツ
   ドがゾンデの軸心に平行を保つとともに、ゾンデ
   がパツドの高さ位置において裸抗の中心に来るよ
   うにし、 上記ケーブルを引つ張ることにより裸抗の抗壁
   に沿つてパツドを移動させる方法において、 抗壁に沿つてパツドを移動させるときに、カー
   トリツジの軸心とゾンデの軸心との間にオフセツ
   ト角度を形成し、上記カートリツジの荷重が抗壁
   に作用するようにカートリツジを抗壁に接触さ
   せ、ゾンデ軸心に平行な方向のパツドの寸法が最
   大でゾンデの半径方向の寸法Ｄのほぼ２倍相当に
   し、ゾンデの軸心と裸抗の軸心とがオフセツト角
   をなすようにしてパツドを抗壁に押し付けること
   を特徴とする測定方法。 ２ 上記ゾンデを動かす動作の間、ゾンデの軸心
   の垂直に対する傾き、および、ゾンデの基準方位
   に対する向きを示す信号が発せられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の測定方法。 ３ パツドを掘削孔壁に押し付ける弾力は、パツ
   ドの運動の間、可調節であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の測定方
   法。 ４ 上記弾力は、パツドの位置に拘らず一定の第
   １弾力と可調節な第２弾力とを加えることにより
   発生されることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項に記載の測定方法。 ５ 腕の開き度合い如何に拘らず実質的に同じ大
   きさの第１の弾性力でパツドを押し付けるととも
   に、上記第１弾性力から独立でかつ力の大きさを
   調整可能な第２の弾性力で上記パツドを押し付け
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の測定方法。 ６ 上記実質的に一定な力は各パツドに各個に直
   接に加えられ、上記可調節な力は、パツドの対向
   する二組に別々に、それぞれの対向する腕の組に
   より加えられることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の測定方法。 ７ 上記可調節な力を示す信号が発せられること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の測定
   方法。 ８ 傾斜した掘削井を検層するための測定装置に
   おいて、 ケーブルに連結され電子部品が収容される細長
   いカートリツジと 上記カートリツジに連結される細長い測定ゾン
   デであつて、 本体と、 この本体に関節連結されて上記本体の周りに規
   則正しく配置された４つの主腕を有し、上記手腕
   の対向する２つはゾンデの軸心に対して対称的な
   位置にあるように強制保持され、さらに、上記本
   体に関節連結されて各主腕に組合わされた第２腕
   を有し、４つの測定パツドが各主腕および第２腕
   の端部に、平行四辺形をなすように連結され、パ
   ツドがゾンデの軸心に平行に保たれているゾンデ
   と、 パツドを上記本体から遠ざかる方向に開かせる
   ための弾力手段と、 上記弾力手段の力に抗してパツドを上記本体の
   方に後退させ得る機構とを有するゾンデとからな
   る測定装置において、 カートリツジとゾンデとは、ゾンデの軸心とカ
   ートリツジの軸心とがオフセツト角をなし得るよ
   うなジヨイントを介して連結され、ゾンデの軸心
   に平行な方向のパツドの寸法が最大でゾンデ本体
   の半径方向に寸法Ｄの２倍に相当することを特徴
   とする測定装置。 ９ 上記ゾンデの軸心は平行なパツドの寸法は、
   上記ゾンデの寸法Ｄの1.5倍に等しいことを特徴
   とする特許請求の範囲第８項に記載の測定装置。 １０ 上記ゾンデは、垂直に対するその軸心の傾
   斜を示す信号と、基準方位に対するその軸心の向
   きを示す信号を発する手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第８項または第９項に記載の
   測定装置。 １１ 弾力手段は、腕の開き度合い如何に拘らず
   実質的に一定の弾力をパツドに付与する第１弾性
   手段と、上記第１弾力と独立な第２の弾力をパツ
   ドに付与するとともにこの力の大きさを調整可能
   な第２の弾力手段とからなることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項に記載の測定装置。 １２ 上記第１手段は、パツドの各々に各個に直
   接に働く板ばねを有し、上記第２手段は、ゾンデ
   中に置かれてそれぞれの腕を経てパツド上に働く
   ばねを備えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １１項記載の測定装置。