NL7908355A

NL7908355A - Dubbel gefokusseerde weerstandsmeetmethode en inrichting.

Info

Publication number: NL7908355A
Application number: NL7908355A
Authority: NL
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1980-06-06
Also published as: GB2042735A; US4282486A; GB2042735B; DK512979A; NO793224L; HU184075B; DE2949211A1; CA1126814A

Description

rf V

<

Dubbel gefokusseerde weerstandsmeetmethode en inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor elektrische boorputmeting en in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het gelijktijdig meten in een boorgat van de specifieke elektrische weerstand van onderaardse formaties, welke 5 zich uitstrekken over betrekkelijk kleine en betrekkelijk grote zijwaartse afstanden vanaf de wand van het boorgat. Nog meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze en inrichting, waarbij gebruik wordt gemaakt van lineaire componenten in een onderaardse elektronische keten voor het reduceren van het dynamische 10 gebied van de spanningen en stromen, welke worden gemeten voor het afleiden van verhoudingen, welke een aanwijzing vormen omtrent de optredende specifieke weerstand van de aardformaties rond het boorgat.

Het is in de techniek van elektrische boorgatmeting gebruikelijk elektrische velden te gebruiken, gevormd en ingesteld voor 15 het fokusseren van de stroom, uitgezonden door de elektrode in het boorgat, de stroom te dwingen een baan te volgen beperkt tot een zone, praktisch· loodrecht op de wand van het boorgat. Aldus werden de vroegere metingen verkregen door het registreren van de variaties en de verschillen in potentieel, geschikt gekozen en in verband met de 20 stroom door onderaardse formaties en de specifieke elektrische weerstanden van de formaties af te leiden, die zich uitstrekken over betrekkelijk grote zijwaartse afstanden vanaf de wand van het boorgat.

Andere soorten fokusseerde de uitgezonden stroom over kortere zijwaartse afstanden, zodat de metingen afgeleid van de gemeten stroom met 25 grotere nauwkeurigheid de specifieke elektrische weerstanden weergaven in de nabijheid van de wand. De invloeden van de vloeistof die het boorgat vult, modderplakken en materialen gelegen op een grote afstand van de wand van het boorgat werden daarbij praktisch opgeheven.

Een bekende inrichting uit het Amerikaanse octrooischrift 30 2.712.630 is gericht op het gebruik van een stelsel van elektroden, 790 83 55

V

2 * waardoor geregelde elektrische velden, uitgezonden in het boorgat, in een baan loodrecht op de wand daarvan, kunnenWrden gefokusseerd zodanig dat de aardformaties op verschillende zijwaartse diepten vanaf de wand van het boorgat worden bepaald, 5 Bij het proberen van het leveren van praktisch gelijktijdige bepaling van de specifieke weerstanden op verschillende zijwaartse diepten, maakt een andere bekende inrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.660.775 gebruik van een overeenkomend stel elektroden, verbonden voor het toelaten van schakelelektrodefokussering van de 10 stroom voor het meten van specifieke weerstanden op matige of verre zijwaartse afstanden van het boorgat tegelijk. De inrichting combineert de metingen voor het leveren van een bepaling van de optredende specifieke weerstand van de aardformaties. Commutatie van de signalen tussen stellen van elektroden gedurende het doorlopen van het boorgat 15 door het meetinstrument veroorlooft praktisch gelijktijdige bepaling op matige en verre afstand, van de specifieke weerstanden bij een bepaald zijwaarts gedeelte van het boorgat.

In de laatste tijd is de bekende techniek gericht op een schakeling, welke een paar frequenties gebruikt, geschikt verbonden 20 voor het leveren van het gelijktijdig meten van nabije en verre specifieke weerstanden van de aardformaties. In het bijzonder toont het Amerikaanse octrooischrift 3.772.589 een inrichting van de soort, overeenkomend met die van het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 2.712.630.

25 Buitendien blijkt uit het genoemde Amerikaanse octrooischrift 3.772.5895 dat bij toepassingen van weerstandsputmeting evenals bij vele meetstelsels, het nodig is de waarde van een parameter te meten binnen een speciale graad van nauwkeurigheid in plaats van een verandering in die parameter te detecteren. De nauwkeurigheid betreffende 30 het onbekende moet worden opgelost en het gebied van de waarden van het onbekende bepaalt de dynamische gebiedseisen van het meetstelsel.

Door het verminderen van de dynamische gebieden van de gemeten parameters, kan verhoogde meetnauwkeurigheden over kleinere meet-gebieden.

35 De inrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 790 8 3 55 3 - * c 3.772.589 veroorlooft dat de brede dynamische gebieden, ontredende bij het meten van specifieke formatieveerstanden vorden verminderd door het handhaven van constant vermogen voor het opdrukken van de meet-stromen en spanningen over de formatie. Het stelsel moet echter nood-2 zakelijk berusten op het gebruik van niet-lineaire ketenelementen zoals getekend in het elektronische oppervlaktegedeelte van dit Amerikaanse octrooischrift.

De nadelen van de bekende techniek vorden overwonnen door de werkwijze en inrichting voor het gelijktijdig bepalen van de optre-.jQ dende specifieke weerstanden van aardformaties rond een boorgat op nabije en verre afstanden, waarbij gebruik wordt gemaakt van lineaire ketenelementen, onderling verbonden in een onderaardse elektronische keten, waardoor het dynamische meetgebied van de signalen binnen de omgevende aardformaties wordt verminderd.

^ De uitvinding is gericht op een werkwijze en inrichting voor het verminderen van het dynamische meetgebied van spanning en stromen, welke worden gemeten nabij het boorgat en welke betrekking hebben op de specifieke weerstand op nabije en verre zijwaartse afstanden vanaf het boorgat, waarbij de metingen worden gebruikt voor het vormen van 20 verhoudingen voor het bepalen van de optredende specifieke weerstand van de aardformaties rond het boorgat. De inrichting volgens de uitvinding omvat een stelsel van elektroden, in de lengterichting verdeeld langs een meetinstrument, opgehangen vanaf een kabel en geschikt voor het doorlopen van het boorgat. Het stelsel omvat een centrale 2^ elektrode en vier paren van elektroden, welke respectievelijk zijn kortgesloten en symmetrisch op een lijn liggen aan beide zijden van de centrale elektrode op toenemende afstanden daarvan. De eerste twee paren van elektroden gelegen nabij de centrale elektrode, zijn de meetelektroden genoemd en de resterende paren elektroden gelegen op verdere afstand van de centrale elektroden, worden stroomelektroden 3u genoemd.

Voor het verkrijgen van onafhankelijke gelijktijdige meting van specifieke formatieweerstand op twee verschillende radiale afstanden van het boorgat wordt een twee-frequentiestelsel gebruikt. De 22 frequenties zijn aangegeven als f1 en f2 waarbij f1, de laagste van 790 8 3 55 r

V

U

de twee, wordt gebruikt voor de diepste meting. De werking van de dieptemeting vereist een inwendige kortsluiting tussen beide stroomelek-trodeparen bij de frequentie f^. Elektrische bekrachtiging voor deze meting is verbonden tussen de kortgesloten elektrodeparen en een ver-5 wijderde stroomterugvoerelektrode.

De ondiepe meting vereist, dat de elektrische bekrachtiging bij de frequentie f^ wordt verbonden tussen de stroomelektrodeparen. Impedantie tussen elk van deze twee paren en de verwijderde stroomterugvoerelektrode moet essentieel oneindig zijn bij de ondiepe meetfre-10 quentie f2·

De diepe, metingsbekrachtiging wordt geleverd door een stroom-versterker met een uitgang verbonden met de kortgesloten stroomelektrodeparen en een andere verbonden met de verwijderde stroomterugvoerelektrode en levert bekrachtiging in de vorm van een elektrische stroom 15 met de frequentie f^. Omdat de stroomversterker een grote essentieel oneindige uitgangsimpedantie heeft, vormt hij ook een open keten tussen de twee punten, waaraan zijn uitgangen zijn verbonden. Dit voldoet aan de impedantie-eis voor de ondiepe, meting bij de frequentie f^.

Bekrachtiging voor de ondiepe .meting wordt verkregen uit 20 een spanningsversterker, verbonden**tussen de twee stroomelektrodeparen. Bekrachtiging bij een frequentie fg is in de vorm van een spanningsverschil gevormd tussen de twee elektrodeparen. Aangezien verder de uitgangsimpedantie van een spanningsversterker essentieel nul is, werken de twee paren als een kortsluiting bij de frequentie f^ zoals vereist 25 voor de diepe meting.

Buitendien is de uitvinding gericht op het verminderen van de dynamische gebieden van de gemeten parameters. Dit resulteert in het verhogen van de nauwkeurigheid van metingen, uitgevoerd over een klein meetgebied voor het gelijkmaken van de nauwkeurigheid, verkregen 30 door het uitvoeren van kleinere metingen over veel grotere gebieden.

Deze vermindering in meetgebied veroorlooft het gebruik van vereen^ voudigde lineaire schakelingen.

Voor het vormen van een aandrijfsignaal voor de stroomver-sterker wordt, dus een eerste referentiegelijkspanning lineair gecom-35 bineerd met een signaal representatief voor de gedetecteerde diepe, 790 8 3 55 i , * 5 metingsspanning an het gecombineerde signaal wordt gevoerd door een onderbreker, werkend bij een vooraf gekozen frequentie f^ voor het leveren van een rechthoeksgolfsignaal bij een frequentie f^. Het afnemen van de grondgolf om het rechthoeksgolfsignaal levert een sinus-5 vormige aandrijfspanning voor de stroomversterker bij de frequentie f^. Verder veroorlooft het mengen van de diepe-metingsspanning met de constante referentiespanning voorafgaand aan het onderbreken dat de signalen variëren voor het leveren van een vermindering in het dynamische gebied van de gemeten signalen.

10 De aandrijfketen voor de spanningsversterker, welke bekrach tiging levert voor de ondiepe meting, is overeenkomend met die, gebruikt bij het vormen van het diepe-metingsaandrijfsignaal, behalve dat een tweede vooraf gekozen frequentie f^ wordt gebruikt als de on-derbrekerfrequentie. Overeenkomstig wordt de grondgolf van het recht-15 hoeksgolfsignaal, geleverd bij de frequentie f^, afgenomen en toegevoerd naar de ingang van de spanningsversterkeruitgangstrap. Ook hier vermindert het mengen van de diepe-metingsspanning met een tweede gelijkspanningsreferentiesignaal voorafgaand aan het onderbreken het dynamische gebied van de ondiepe metingen zoals bovenbeschreven voor de 20 diepe metingen. m

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont schematisch een boorputmeetwerking met een meetinstrument, dat de onderaardse elektronische schakeling volgens 25 de uitvinding bevat.

Figuur 2 toont schematisch de onderaardse elektronische schakeling volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont schematisch een aandrijfketen met de span-ningsversterker van figuur 2.

20 Figuur b toont schematisch een vereenvoudigde schakeling welke de principes van de wet van Ohm aangeeft voor het toelichten van de theorie, gebruikt bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 5 toont schematisch een geïdealiseerde schakeling 25 voor het handhaven van de evenredigheidsconstante van de ketenbe- 790 8 3 55 o 6 krachtiging.

Figuur 6 toont schematisch een geïdealiseerde schakeling voor het handhaven van de evenredigheidsconstante van de spannings-bekrachtiging.

5 Figuur 7 toont schematisch een alternatieve uitvoering van de aandrijfketen en stroomversterker van figuur 5.

Men ziet in figuur 1 een deel van het aardoppervlak 10, waarin een boorgat 12 is geboord, waardoor de onderaardse formatie 1U is doordrongen. Binnen het boorgat is een onderaards instrument 16 10 aangebracht, dat is uitgevoerd om omhoog en omlaag te worden bewogen daarin door middel van een veel-aderige meetkabel l8.De oppervlakte-inrichting omvat een kabeltrommel 20, waarop de meetkabel 18 is gewonden en waarvan hij wordt afgewikkeld wanneer het· instrument 16 het boorgat 12 doorloopt. Buitendien omvat de oppervlakte-inrichting 15 een verre-meetontvanger en primaire voedingsbron 22, verbonden met de meetkabel 18 via de trommel 20 door een signaalkabel 2h. De vermogens-bron voor de aandrijftrommel 20 evenals een meetwiel gebruikt voor het aangeven van&e diepte van het meetinstrument 16 in het boorgat 12 door het meten van het aflopen van de kabel 18 zijn gebruikelijk en 20 dus niet aangegeven.

Het essentiele deel van het meetinstrument 16 bestaat uit · een onderaards elektronisch stelsel 26, dat signaalopwek- en meetelek-tronika volgens de uitvinding bevat zoals hierna beschreven. Verder is een elektrodestelsel 28 verdeeld langs de lengte van het instrument 25 16 en omvat een centrale elektrode Aq en vier elektrodeparen, ',

Mg - Mg1, A.j - Ag', en - B,> symmetrisch geplaatst om Aq zoals aangegeven in figuur 1 en in het bijzonder is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.660.755. Zoals daar is aangegeven, wordt elk elektrodepaar kortgesloten door geïsoleerde geleiders 33, 37, Ui en 30 ^5 respectievelijk, waarvan het doel nader is toegelicht in genoemd octrooischrift. Zoals hierna zal worden toegelicht zijn de centrale elektrode Aq en de kortgesloten paren welke zich in de lengterichting buitenwaarts uitstrekken daarvan, verbonden met het onderaardse elektronische stelsel 26 via geleiders 57, 56, 55, 5^ en 53 respectie-.35 velijk. Buitendien is, zoals hiena zal worden toegelicht, het onder- 790 8 3 55 1* τ aardse elektronische stelsel 26 voorzien van een diepe-meting-ver-wijderde stroomterugvoergeleider 52, bevestigd aan de bewapende bekleding van de kabel 18 en van een verwijderde spanningsreferentie-geleider 50, welke zich uitstrekt daarvan naar een verwijderd span-5 ningsreferentiepunt 51 gelegen op het aardoppervlak 10.

Men ziet in figuur 2 een schematische weergave van de elektronische ketens van het onderaardse elektronische stelsel 26. Een stroomtransformator 60 is geplaatst voor het monsteren van de stroom-bekrachtiging, geleverd naar de centrale elektrode Aq via geleider 10 57. De secundaire spoel van de transformator 60 is verbonden over de ingangen van een versterker 6h waarvan de uitgang is gekoppeld met twee gebruikelijke banddoorlaatfilters 66 en 68. Het banddoorlaatfilter 66 is ontworpen voor het doorlaten van een eerste vooraf gekozen frequentie fi en het banddoorlaatfilter 68 dient voor het doorlaten van 15 een tweede vooraf gekozen frequentie f2· De signalen met frequenties f^ en f2, gevormd in de filters 66 en 68, worden dan verbonden met fasegevoelige detectoren 70 en 72 respectievelijk. De fasegevoelige detector 70 levert een gelijkspanningssignaal V^, dat functioneel is verbonden met de stroom getest door de transformator 60 bij de fre-20 quentie f^. De fasegevoelige detector 72 levert overeenkomstig een gelijkspanningssignaal.V^g, dat functioneel is verbonden met de stroom getest door de transformator 60 bij de frequentie f2·

De spanningssignalen V en V zijn dan verbonden met een verre-meetcodeerorgaan/zender 7¼ via ingangspoorten j6 en J8 respec-25 tievelijk. Na het coderen worden de signalen V,j en gevoerd naar het elektronische oppervlaktesteïsel 22 over een geïsoleerde geleider 77, welke een deel vormt van de meetkabel 18.

Het dektrodepaar ' is verbonden met een ingang van een versterker 80 met de tweede ingang verbonden door geleider 50 30 naar de verwijderde spanningsreferentie 51 gelegen op het aardoppervlak 10. De uitgang van de versterker 80 is gekoppeld met een paar gebruikelijke banddoorlaatfilters 8U en 86, waarbij het filter 8k dient voor het doorlaten van signalen bij de frequentie f^ en het filter 86 dient voor het doorlaten van signalen bij de frequentie f2· De f^ 35 en fg signalen, aldus doorgelaten, zijn verbonden met fasegevoelige 790 83 55 8 e detectoren 88 en 90 respectievelijk. De detector 88 vormt een spanningssignaal V met een amplitude functioneel in verband met de spanning bij de frequentie f , gevormd tussen het meetelektrodepaar -' en de verwijderde spanningsreferentie 51· De detector 90 vormt 5 een spanning V met een amplitude functioneel in verband met de span- • ^ do ning bij de frequentie fg, gevormd tussen het meetelektrodepaar - M.j' en de verwijderde spanningsreferentie 51. De signalen en Y^ zijn verbonden met het verre-meetcodeerorgaan/zender 7^· via ingangen 9*+ respectievelijk 92. De signalen worden dan gecodeerd evenals de 1q signalen uit de detector 70 en 72, voor transmissie over een geleider 93, die ook een deel vormt van de meetkabel 18, en toegevoerd naar de oppervlakte-elektronika 22.

Het spanningssignaal is extra verbonden met een ingang, van een versterker 96 met de andere ingang daarvan verbonden met een U eerste gelijkspanningsreferentiebron 100 zodat V^ en de gelijkspanning lineair worden gecombineerd. Het gecombineerde signaal wordt dan gevoerd door een onderbreker 102 voor het afleiden van een rechthoeks-golfsignaal bij de frequentie f^. Het rechthoeksgolfsignaal wordt daarna gekoppeld met een smal banddoorlaatfilter 10U, dat de grondgolf 2o afneemt uit het rechthoeksgolfsignaal voor het leveren van een sinusvormig aandrijfsignaal bij de frequentie f^.Het aandrijfsignaal f1 wordt gedrukt op de primaire spoel 108 van een transformator 106 waarbij de secundaire spoel 110 daarvan een uitgangsgeleider heeft, verbonden met een ingang van een versterker 112. De andere uitgangs-25 geleider van de secundaire spoel 110 en de andere ingang van de versterker 112 zijn zo verbonden met een serie-uitgangsveerstand 115 dat een stroomversterker 11U wordt gevormd. De uitgangen van de stroom-versterker 11^ zijn via geleiders 52 en 5^ verbonden met de verwijderde stroomterugvoerdraad welke de bewapende bekleding vormt van de' meet-2o kabel 18 en het stroomelektrodepaar A^ - A^ '. Zoals hierna zal worden toegelicht, wordt het uitgangssignaal uit de stroomversterker 11U ook verbonden met stroomelektrodepaar - Bg' dat is kortgesloten met het elektrodepaar A^ - Ag'.

.Het spanningssignaal is ook lineair gecombineerd in een 35 versterker 98 met een tweede referentiegelijkspanning, gevormd in een 790 8 3 55 9 bron 116 en het resulterende signaal 15 is daarna verbonden via een onderbreker 118 voor het vormen van een rechthoeksgolfsignaal met de frequentie fg. Ket rechthoekdsgolfsignaal wordt dan verbonden via een smal banddoorlaatfilter 120 voor het afleiden van een grondgolf-^ signaal daarvan voor het leveren van een sinusvormig aandrijfsignaal, dat is verbonden met een ingang van een versterker 122. De versterker 122 heeft een uitgang, verbonden met de andere ingang in een terug-koppelverbinding voor het vormen van een spanningsversterker 12H. De uitgangen van de versterker 122 zijn verbonden met de elektroden -IQ Bgf en elektroden - Ag' via geleiders 53 en 5^· respectievelijk.

De uitgangsimpedantie van een operationele versterker, ver-• bonden als een spanningsversterkerketen, is essentieel nul, waardoor bij de frequentie f^ de spanningsversterker 12k werkt als een kortsluiting waardoor de stroomversterker is verbonden tegelijk met A^ -15 Ag' en - Bg’ zoals bovengenoemd. Verder heeft een operationele versterker, verbonden als een stroomversterkerketen, een grote essentieel oneindige uitgangsimpedantie, waardoor de versterker 11U een open keten vormt tussen de elektrodeparen A1 - Ag' en B^ - Bg', verbonden met een uitgang van de versterker 11¼ en de verwijderde stroomterug-2Q voer 52, verbonden met de resterende uitgang van de versterker 11U.

De resterende kortgesloten paren elektroden, de meetelek- trodeparen ' en Mg “ Mg', zijn respectievelijk verbonden met een ingang van een hoge-versterkingsversterker 82, waarvan de uitgang is verbonden via de primaire spoel 126 van de transformator 60 met 9r de centrale elektrode A , waarbij stromen I en I _ zijn opgedrukt O ID 1b via de elektrode Aq naar de omgevende formatie bij de frequenties f^ en fg.

In figuur 3 is de spanningsversterker van figuur 2 in detail aangegeven. Het uitgangssignaal van het filter 120 wordt toe-2Q gevoerd naar de primaire spoel 132 van de transformator 130 met een geleider van de-secundaire spoel 13^ verbonden met een eerste ingang van de versterker 122 en de andere geleider van de secundaire spoel 13^ verbonden met het elektrodepaar A^ - Ag' via een geleider 1U^.

De tweede ingang van de versterker 122 is verbonden met het elektrode-35 paar B^ - Bg' via een condensator 125 met een geleider 1^2. De uitgang 790 83 55 10 van de versterker 122 wordt toegevoerd aan de primaire spoel 138 van een neerwaartse transformator 136 en de uitgangsgeleiders van de secundaire spoel 1^0 zijn verbonden met de elektrodeparen - Bg' en A1 - Ag' via geleiders 53 en 51* respectievelijk. Een weerstand 1U1 5 is verbonden tussen de uitgang en de tweede ingang van de versterker 122 voor het leveren van gelijkspanningsstabiliteit voor de versterker.

De uitgangstransformator 136 wordt gebruikt voor het leveren van een betere aanpassing tussen de uitgangsmogelijkheden van de ver-10 sterker 122 en de belastingsimpedantie gemeten tussen de elektrodeparen A.j - Ag' en B^ - Bg'. Buitendien worden de karakteristieken van een ideale spanningsversterker efficiënter verwezenlijkt door het vormen van afzonderlijke terugkoppelgeleiders 1U2 en ‘ikh tussen de elektrodeparen A1 - Ag' en B1 - Bg’ en de versterker 122.

15 Men ziet in figuur ^ een weergave van een keten voor het

toelichten van de wet van Ohm. De keten gebruikt een spanningsbron V met een serie-uitgangsweerstand R voor het voeren van een stroom I

O 9* in een weerstand Ra, welke de formatieweerstand aangeeft. Het toevoe-ren van I in R vormt een spanning V over R . R heeft een unieke ·

SL £L 8, Si O

on waarde, welke de minimum en maximum waarde van V en I zal leveren.

a a

Deze unieke waarde van R kan worden aangegeven door eenvoudige alge- & braische bewerking om het geometrische orgaan te zijn voor de minimum

en maximum waarde van R . Aldus is het minimum gebied van V en I

a a a de vierkantswortel van de dynamische gebiedsverhouding van R . Indien & 25 bijvoorbeeld het aangenomen gebied van R& is van 1 tot 10·.000 Ohm en Rq is gekozen als 100 ohm,ziet men dat terwijl de objectieve meting van R varieert over een gebiedsverhouding van 10.000 tot 1, de dynamische gebiedsverhouding voor I en V allebei zijn in de orde van 100 tot 9» 9. ' 1. Aangezien dus de absolute gebieden van waarden I en V evenredig ’ 3» Si 2o zijn met veranderingen in V, kan de waarde van de referentiespanning V dus worden gebruikt voor het instellen van deze gebieden om verenigbaar te zijn met de gebiedseisen van de lineaire metingselektro- nika. Verder zijn de dynamische gebiedsverhoudingen van V en I on- a a beïnvloed door veranderingen in V en worden slechts bepaald door de 35 waarde van Rq.

790 83 55 11

De dynamische gebiedsverhoudingen van de gemeten variabelen in het tweevoudig gefokusseerde meetinstrument 16 zijn verminderd indien de gemeten spanning en stroom voor zowel de diepe als de ondiepe meting zijn begrensd om te gehoorzamen aan het verband, waaraan wordt voldaan door I en V in de keten van figuur k. Buitendien moet deze begrenzing worden uitgevoerd zonder het verbreken van de verbindingseisen voor de tweevoudige meting zoals in het bovenstaande beschreven voor de schakelingen van figuren 2 en 3.

De spanning voor de diepe-meting, welke overeenkomt met V , a is een spanningsverschil bij de freauentie f, tussen het elektrodepaar 10 1 M.| - M.j * en de verwijderde spanningsreferentie-elektrode. Dit spanningsverschil is aangegeven met V^. De stroom voor de diepe-meting, welke overeenkomt met I is de stroom I,_ bij de frequentie f- welke

a id I

loopt vanaf de elektrode Aq in de formatie. In plaats van ?2D en 1.^ te dwingen tot een juist verband voor het verminderen van de dynamische · -gebiedsverhouding, wordt de diepe-metingsbekrachtigingsstroom I van de geleider 52 van figuur 2 in plaats daarvan gebruikt. Ofschoon elektronische ketens kunnen worden toegepast on te voldoen aan alle eisen, resulteert aanzienlijke vereenvoudiging indien de stroom-spanningsver-banden betaald door de keten van figuur H, slechts bij benadering wor- 20 den voldaan.

Men ziet in figuur 5 een schematische weergave van een keten voor het regelen van de diepe-metingsbekrachtigingsstroom 1^. Evenals in figuur 2 is een diepe-referentiespanning V^, welke een vooraf gekozen amplitude heeft, gevormd in de gelijkspanningsreferentiebron 25 ~ " 100. Het V^-spannings signaal en een - spannmgssignaal gevormd m de fasegevoelige detector 88, worden toegevoerd naai* een sommeernetwerk 150 met de gecombineerde si'gnaaluitgang daaruit toegevoerd naar de versterker 96. Zoals bekend is, leveren gebruikelijke elektronische versterkers zoals de versterker 96 een somwerking. Echter is in figuur 5 een sommeernetwerk 150 aangegeven om te Helpen bij het begrip van de werking van de uitvinding.

Zoals bovenbeschreven wordt het gecombineerde signaal vervolgens toegevoerd naar een onderbreker 102 voor het vormen van een recht-hoekdsgolfsignaal bij de vooraf gekozen frequentie f ^ welke een amplitude heeft functioneel in verband met de diepe-metingsspanning V2D . Daarna 790 8355 ί 12 wordt het rechthoekdsgolfsignaal toegevoerd naar een smal banddoor- laatfilter 10U voor het vormen van het gewenste sinusvormige signaal, dat dan wordt gevoerd via de primaire spoel 108 van de transformator 106 voor het vormen van de vereiste spanning V - V over de secun-

XiJJ du 5 daire spoel 110 daarvan. Het koppelen van de transformatorspanning met de stroomversterker 11U levert het vereiste verhand, waarbij T = R a v - V .

OD OD RD 2D

Aangezien veranderingen in 1^^ veroorzaakt door veranderingen in de specifieke formatieweerstand zijwaarts ten opzichte 10 van het boorgat bij benadering evenredig zijn met overeenkomstige veranderingen in I1D, wordt de stroom toegevoerd in dè formatie vanuit de elektrode Aq bij de frequentie f , een constante van evenredigheid aangegeven door K, gecombineerd met de serie-uitgangsweerstand RQD zodanig dat het verband vereist door de keten volgens figuur 5 dan 1 5 wordt I( KRqp ) . Waarden in dit verband komen bij be nadering overeen met de waarden, aangegeven bij de discussie van de keten van figuur k doordat I. bij benadering I is, V bij benade- 11/ 8* du ring V is, KR bij benadering R is en Vbij benadering V is.

SI UJJ O Rl)

Men kan dus zien, dat de dynamische gebieden van de stromen en span-20 ningen, geregistreerd voor de diepe metingen worden geregeld door de parameters V en KR

Men ziet in figuur 6 een vereenvoudigde schematische weergave van de schakeling van figuur 3. Hier wordt weer een gelijkspan- ningsreferentiespanning V met vooraf bepaalde waarde, welke verschilt

Rb 25 van V^, geleverd door de referentiebron 116 en toegevoerd naar een sommeernetwerk 152. Ook wordt de gelijkspanning - V2D functioneel in verband met de amplitpde van de gemeten spanning bij de frequentie f^, toegevoerd naar het sommeernetwerk 152 met het gecombineerde signaal toegevoerd naar de versterker 98. Aangezien zoals boven toegelicht, 20 het gecombineerde signaal zal worden gebruikt voor het aandrijven van een spanningsversterker, wordt het signaal ingesteld voor het leveren van geschikte metingssignaalamplituden. Aldus kan elk geschikt middel zoals een spanningsverdelernetwerk worden gebruikt voor het instellen van het signaal V^, met een schaalinstelling weergegeven 35 door YLy Aldus wordt de gemeten gelijkspanning, toegevoerd naar sommeer- 790 8 3 55 13 netwerk 152, gelijk aan - K^V^. Gebruikelijke elektronische versterkers combineren de sommeer- en versterkerfuncties in een lineaire leiding.

Verder is de verhouding 1S on£eveer evenredig met de c verhouding V-./I.^ over het grootste deel van het gebied van specifieke

? 2D 1D

formatieweerstandsvariaties en aangezien de dynamische gebieden van '1 2q en reeds worden geregeld door de keten van figuur 5, is het slechts nodig om V evenredig te hebben met V_ voor het regelen van £.0 het dynamische gebied van zowel V als I1C. Ofschoon zulk een rege-ling mogelijk is, is het eenvoudiger om te zorgen dat de ondiepe-me-tingsbekrachtigingsspanning evenredig wordt met 7^ over het gebied van specifieke formatieweerstandsvariaties, zodat evenredigheid voor Vgg gelijkwaardig is met evenredigheid voor 7^.

Men ziet in figuur 6 dat V direkt wordt afgeleid uit V^.

^ Vanwege de evenredigheid tussen V en 7^ slechts een benadering is, is het wenselijk het verband tussen VQ£, en 7^ iets te wijzigen door de toevoeging van een kleine hoeveelheid van constante spanning, welke de waarde van V vooraf bepaalt. Dit bereikt dichter bij de gewenste

Kb evenredigheidswaarde tussen V en V waardoor regeling van het

dD dO

2Q dynamische gebied van en I is gebonden aan V^^, hetgeen op zijn beurt wordt geregeld door de bovenbesproken schakeling van figuur 5· • Zoals bovenbesproken, wordt het gecombineerde signaal toe gevoerd via de onderbreker 118 en het smalle banddoorlaatfilter 120 voor het vormen van het vereiste sinusvormige signaal met de ondiepe-25 metingsfrequentie f^, dat wordt gebruikt voor het aandrijven van de spanningsversterker 12U voor het verkrijgen van een spanningsverschil tussen de elektroden 1U8 en 1U6 over de formatieweerstand R , hetgeen li essentieel Vn„ - K.Vori is. De verhouding ν,,_/ΐ,_ is bij benadering evenredig met de verhouding ^d^id over grootste deel van het ge-20 bied van specifieke formatieweerstandsvariaties. Aangezien de dynamische gebieden van en I reeds worden geregeld door de schakeling van figuur 5, is het slechts nodig dat V^g evenredig is met 7^ voor het regelen van het dynamische gebied van zowel 7 als I en ge- do 1 b bonden aan Vg hetgeen wordt geregeld door de schakeling van figuur 5· 35 Men ziet dus bij figuur 2, dat de bovenbeschreven onder- 790 83 55 14 linge verbindingen zorgen voor metingen van signalen nodig voor het afleiden van de optredende specifieke formatieveerstand, waarbij de dynamische gebieden zijn verminderd. Als een resultaat kunnen de stromen I. en I , welke worden toegevoerd naar de formatie vanuit de ID 1 o 5 elektrode Aq en kunnen variëren in overeenstemming met veranderende specifieke weerstanden van de formatie voor het leveren van een nul-spanningsverschil tussen kortgesloten elektrodeparen - M1' en Mg - , gemeten worden voor het vormen van spanningssignalen en V , welke respectievelijk evenredig zijn met de bovengenoemde uit-

I O

IQ gangsstromen. Spanningssignalen en V.^ zijn verbonden met verre-meetzender/codeerorgaan via ingangspoorten j6 en J8 respectievelijk. Overeenkomstig worden spanningen over de specifieke formatieveerstanden 'voor zowel de diepe als ondiepe-metingen getest door kortgesloten elektrodepaar ' met het signaal vergeleken met de verwij- derde spanningsreferentie 51 van figuur 1, voor het'vormen van diepe en ondiepe spanningen en V^g, welke worden toegevoerd naar de verre-meetzender/codeerorgaan 7^ via ingangspoorten 9^ en 92 respectievelijk.

Zender/codeerorgaan 7^ codeert de ontvangen spanningen V ,

I S

20 V1D’ V2S en V2D en zen<^ ^eze T^a de ëeleicLers 77 en 93 aanwezig in de meetkabel 18 naar de’verre-meetontvanger 22 op het aardoppervlak van figuur 1. De ontvangen signalen worden gedecodeerd en verwerkt met gebruikelijke organen.

Men ziet in figuur 7 een alternatieve uitvoering voor het 25 regelen van de dynamische gebiedsverhoudingen van de diepe-metings-spanning en stroom. Bij deze uitvoering is de referentiegelijkspan- ning V weer geleverd door een gelijkspanningsreferentiebron 100.

Ki)

Het signaal V is direkt verbonden met een onderbreker 102, welke • Ki) weer werkt bij de vooraf gekozen diepe frequentie f^. De rechthoeks -2o golf met frequentie f^ is verbonden met een smal banddoorlaatfilter 1 OU voor het vormen van de vereiste sinusvormige signaalspanning. Dit signaal wordt dan gekoppeld naar het sommeernetwerk 150 evenals een spanning V^, welke wordt gevormd tussen de verwijderde stroomelek-trode 18 en het elektrodepaar A^ - Ag' . Het spannings signaal is 35 verbonden met een sommeernetwerk 150 via een banddoorlaatfilter wer- 790 83 55 15 kend met een frequentie f1, zodat de schakeling van figuur 7 voldoet aan het verband I„R,™ = V__ - V__.· Ook hier zijn veranderingen in veroorzaakt door veranderingen in de specifieke weerstand van de formatie zijwaarts ten opzichte van het boorgat, bij benadering even-5 redig met de overeenkomende veranderingen in 1^ en de spanning gevormd tussen de verwijderde stroomreferentie-elektrode 18 en het elektrode-paar - A^' is bij benadering evenredig met de spanning Door weer de serie-uitgangsweerstand in evenredigheid te brengen, zoals aangegeven door de evenredigheidsconstante K, wordt het verband be-10 schreven door de schakeling van figuur 7 I-jpiKR^p) VRD “ V0D*

Aldus functioneert deze schakeling voor het verminderen van het dynamische gebied op een wijze overeenkomstig die van figuren 2 en 5, behalve dat de referentie- en regelsignalen worden gesommeerd bij de frequentie f^ in plaats van bij gelijkspanningsniveaus zoals in het 15 geval van figuren 2 en 5.

Het zal duidelijk zijn dat wijzigingen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.

790 83 55

Claims

1. Werkwijze voor het verminderen van de dynamische gebieden van spanningen en stromen gemeten in een aardformatie door een meetinstrument dat een boorgat daardoor doorloopt en waarbij deze span- 5 ningen en stromen direkt variëren als de specifieke weerstand van de aardformatie rond het boorgat varieert met de gemeten spanningen en stromen daarna gebruikt voor het afleiden van verhoudingen voor het bepalen van de optredende specifieke weerstand van de aardformaties rond het boorgat, met het kenmerk, dat de aardformatiespanningen en stromen 10 worden gemeten, eerste en tweede bekrachtigingsstromen worden opgewekt met eerste en tweede frequenties (f^, f^) respectievelijk waarbij deze bekrachtigingsstromen een direkt verband hebben met een gekozen parameter van tenminste één van de gemeten aardformatiespanningen en stromen, en het opdrukken van de opgewekt ^eerste en tweede bekrach-15 tigingsstromen op de aardformatie voor het leveren van aardformatiespanningen en stromen, elk functioneel in verband met tenminste één van de genoemde frequenties zodanig dat variaties in de aardformatiespanningen en stromen resulterend uit de variaties in de specifieke weerstand van de aardformatie een vermindering leveren in de dynami-20 sche meetgebieden van de aardformatiespanningen en stromen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van het opwekken van de eerste en tweede bekrachtigingsstromen met de eerste en tweede frequenties bestaat uit de extra stappen van het afleiden van een gelijkspanningsniveau uit de gekozen parameter, 25 het combineren van het afgeleide gelijkspanningsniveau lineair met· een eerste referentiegelijkspanning voor het leveren van een eerste com-• binatiespanning, het combineren van de afgeleide gelijkspanning lineair met een tweede referentiegelijkspanning voor het leveren van een tweede gecombineerde spanning, het afleiden van eerste en tweede sinus-20 vormige signalen bij de eerste en tweede frequenties respectievelijk uit de eerste en tweede combinatiespanningen respectievelijk, en het daarna toevoeren van deze eerste en tweede sinusvormige signalen naar eerste en tweede versterkers voor deze eerste en tweede frequenties voor het opwekken van eerste en tweede bekrachtigingsstromen respec-35 tievelijk. 790 8 3 55 IT

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stap van het versterken van de eerste en tweede sinusvormige signalen het toevoeren omvat van het eerste sinusvormige signaal bij de eerste frequentie, naar een operationele versterker verbonden als een stroom-^ versterkerconfiguratie, en het toevoeren van het tweede sinusvormige signaal met de tweede frequentie naar een operationele versterker verbonden volgens een spanningsversterkerconfiguratie. h. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van het opwekken van de eerste bekraehtigingsstroom is voorzien IQ van de extra stappen van het opwekken van een referentiewisselspan-ningssignaal met de eerste frequentie en het daarna afleiden van een wisselspanningssignaal bij de eerste frequentie functioneel in verband met de amplitude van de gekozen parameter, het combineren van dit referentiewisselspanningssignaal en het afgeleide wisselspanningssig-^ naai voor het leveren van een samengesteld wisselspanningssignaal en het toevoeren van het samengestelde wisselspanningssignaal naar een operationele versterker verbonden in een stroomversterkerconfiguratie voor het opwekken van de eerste bekraehtigingsstroom.

5. Inrichting voor het verminderen van de dyanmische gebie-2Q den van spanningen en stromen gemeten in een aardformatie door een meetinstrument dat een boorgat daardoor doorloopt, met het kenmerk, dat een aantal elektroden is aangepast voor beweging door een boorgat waarbij de elektroden zijn voorzien van een centrale stroomuitzendings-elektrode, eerste en tweede paren van metingselektroden symmetrisch 2^ geplaatst rondom de centrale elektrode en eerste en tweede paren stroomuitzendingselektroden geplaatst symmetrisch ten opzichte van de centrale elektrode en verder daarvan verwijderd dan de metingselek-trodeparen, waarbij elk van de elektrodeparen respectievelijk is kortgesloten, organen voor het monsteren van elektrische spanningssigna-2q len gevormd tussen het eerste paar metingselektroden en een verwijderde spanningsreferentie-elektrode als resultaat van het detecteren van spanningen en stromen opgedrukt over de verschillende specifieke weerstanden van de aardformaties rond het boorgat, organen voor het opwekken van eerste en tweede bekrachtigingsstromen bij eerste en twee-25 de frequenties respectievelijk in functioneel verband met het gemon- 790 83 55 τ sterde signaal, organen voor het opdrukken van de eerste opgewekte bekrachtigingsstroom op de aardformatie tussen de eerste en tweede stroomuitzendingselektrodeparen en een verwijderde stroomelektrode-terugvoerbaan voor het leveren van aardformatiestromen functioneel in 5 verband met de eerste frequentie, en organen voor het opdrukken van de tweede bekrachtigingsstroom op de aardformatie in de vorm van een spanningsverschil gevormd tussen de eerste en tweede-stroomuitzendings-elektrodeparen waarbij het spanningsverschil functioneel in verband is met de tweede frequentie.

6. Inrichting volgens conclusie 5S met het kenmerk, dat de eerste bekrachtigingsstroomopwekorganen zijn voorzien van organen voor het afleiden van een eerste gelijkspanningssignaal functioneel in verband met de amplitude van dat deel van het elektrische signaal geleverd door het eerste paar metingselektroden als een resultaat van 15 het detecteren van spanningen en stromen opgedrukt over de verschillende specifieke weerstanden van de aardformatie door de eerste frequentie, een bron van een eerste referentiegelijkspanning, organen voor het combineren van het eerste gelijkspanningssignaal en de eerste referentiegelijkspanning voor het leveren van een eerste gecombineerd 20 signaal, organen voor het afleiden van een eerste sinusvormig signaal bij de eerste frequentie uit het eerste gecombineerde signaal en ver-sterkerorganen aansprekend op het eerste sinusvormige signaal bij de eerste frequentie voor het opwekken van de eerste bekrachtigingsstroom.

7. Inrichting volgehs conclusie 6, met het kenmerk, dat de 25 tweede bekrachtigingsstroomopwekorganen zijn voorzien van organen voor het afleiden van een tweede gelijkspanningssignaal functioneel in verband met de amplitude van dat deel van het elektrische signaal geleverd door het eerste paar metingselektroden als een resultaat van het detecteren van spanningen en stromen opgedrukt over de verschillende 30 specifieke weerstanden van de aardformatie door de tweede frequentie, een bron voor een tweede referentiegelijkspanning, organen voor het combineren van het tweede gelijkspanningssignaal en de tweede referentiegelijkspanning voor het leveren van een tweede gecombineerd signaal, organen voor het af leiden van een tweede sinusvormig signaal bij de 35 tweede frequentie uit het tweede gecombineerde signaal, en versterker- 790 83 55 t organen aansprekend op het tweede sinusvormige signaal bij de tweede frequentie voor het opwekken van de tweede tekrachtigingsstroom.

8. Inrichting volgens conclusie 5j net het kenmerk, dat de eerste bekrachtigingsstroomopwekorganen zijn voorzien van organen 5 voor het afleiden van een eerste wisselspanningssignaal functioneel in verband met de bekrachtigingsstroom opgedrukt op de aardformatie tussen de eerste en tweede stroomelektrodeparen en de verwijderde stroomelektrode bij de eerste frequentie, een bron van eerste referen-tiegelijkspanning, organen aansprekend op de eerste referentiegelijk-10 spanning voor het leveren van een referentiewisselspanningssignaal bij de eerste frequentie, organen voor het combineren van het eerste wisselspanningssignaal en het referentiewisselspanningssignaal voor het leveren van een samengesteld wisselspanningssignaal, en versterker-organen aansprekend op het samengestelde sinusvormige signaal bij de 15 eerste frequentie voor het opwekken van de eerste bekrachtigingsstroom.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de organen voor het opdrukken van de eerste en tweede opgewekte bekrach-tigingsstromen door de aardformatie zijn voorzien van een eerste operationele versterker verbonden in een stroomversterkerconfigura- 20 tie en met een eerste uitgang verbonden met de verwijderde stroom-elektrodeterugvoerbaan en een tweede uitgang verbonden met het eerste paar stroomuitzendingselektroden, en een tweede operationele versterker verbonden als een spanningsversterkerconfiguratie en met een eerste uitgang verbonden met het tweede paar stroomuitzendingselektroden 25 en een tweede uitgang verbonden met het eerste paar stroomuitzendingselektroden.

10. Werkwijze en inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 730 83 55 \J ; 4