NO831085L - Fremgangsmaate og apparat for undersoekelse av grunnformasjoner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for undersøkelse av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, og angår mer spesielt en fremgangsmåte og et apparat for å oppnå styring av måleområdet i formasjonen.

Det er velkjent at mange av de parametre som man ønsker

å måle under en borehulls-loggeoperasjon, kan variere over store dynamiske områder fra borehull til borehull og innenfor et og samme borehull på grunn av variasjoner i formasjonskarak-teristikker som skal undersøkes.

I tilfelle av elektrisk logging har man for eksempel fun-net at formasjonsresistiviteter kan variere fra 0,2 ohm-meter til over 10.000 ohm-meter. I de første instrumenter for måling av slike resistiviteter ble vanligvis en konstant referansespen-ning (eller strøm) indusert i formasjonen, og en målespenning som varierte som en funksjon av endrede formasjonsresistiviteter, ble detektert. Et eksempél på et instrument av denne type er beskrevet i US patent nr. 2.712.627;

Man fant imidlertid at ettersom formasjonskonduktiviteten varierte fra 5 mMHO/m til 0,5 mMHO/m, ville denne målespenningen typisk variere over et område med forhold 10.000:1, noe som overstiger det dynamiske område for selv de beste instrumente-ringsforsterkere og lignende, spesielt ved de ugunstige forhold man møter i et borehull. Det var tydelig behov for å redusere nødvendigheten av å tilveiebringe kretser nede i hullet for å måle disse parametre og som ville opprettholde nøyaktigheten over slike store signalområder.

Et slikt forsøk på å redusere det forannevnte dynamiske områdeproblemet, er beskrevet i US patent nr. 2.776.402. Løs-ningen bestod hovedsaklig i å anvende en undersøkelsesstrøm som minsket systematisk etterhvert som formasjonsresistiviteten øket, noe som resulterte i resistivitetsmålinger som ble ikke-lineære etterhvert som man nærmet seg full skalaverdi. Denne fremgangsmåten er ikke ulik de forsøk loggeoperatører tidligere gjorde på manuelt å regulere undersøkelses-strømmer under log-geoperasjoner, en praksis som var fylt med vanskeligheter som innbefattet variasjon i operatørens responstid (noe som resulterte i tapte data), mangel på registrering av størrelsen av strømforandringer som gjorde målinger av absolutt resistivitet umulig, og lignende.

Selvom denne fremgangsmåten hadde tendens til å redusere problemet med det dynamiske området noe, var det en hovedulempe at den krevet en forhåndsvurdering av resistivitetsområdet i formasjonen, ved at verdien av en resistivitetsanordning som ble brukt til å redusere undersøkélsesstrømmen ble valgt i samsvar med dette.

Ytterligere en annen fremgangsmåte ble beskrevet i US patent nr. 3.539.910. Her ble det foreslått å tilveiebringe anordninger for å justere undersøkelsesstrømmen slik at produk-tet av strømmen og den- resulterende målte spenning ble holdt konstant (dvs. et konstant effektsystem), noe som resulterte i en reduksjon av det dynamiske området med en kvadratrot-faktor.

Denne fremgangsmåten var imidlertid også beheftet med store ulemper som for eksempel at multipliseringskretsene for å frembringe strøm-spenningsproduktet vanligvis var uhyre følsom-me for temperaturvariasjoner og andre tilstander i borehullet, noe som gjorde anvendelse av slike upraktisk.

Ytterlige et annet problem med-de tidligere forsøk på å

oppnå en områdestyring i loggeanordninger, spesielt av resisti-vitetsmålings-typen, er at alle slike justeringer i forsterknin-ger generelt ble foretatt basert på strømparameter-målinger, og de var således forholdsvis ukompliserte i den forstand at en

beslutning om å endre forsterkningen ble basert på et forholdsvis simpelt kriterium som var konstant og således ufølsomt for tidligere målte parametre. Det har derfor ikke blitt sørget for adaptiv styring av forsterkningsområde der forsterkningen kan reguleres som en funksjon av en rekke tidligere målinger.

Selvom tidligere anordninger slik som de ovenfor nevnte, oppnår slik områdestyring ved å regulere strøm- eller spennings-signaler, registrerer de ikke størrelsene av slike forsterk-, ningsreguleringer. Slike registrerte reguleringer kan brukes til å frembringe representasjon av virkelige formasjonsresistiviteter i stedet for bare relative forandringer i resistivitet.

I og med at de tidligere anordninger ikke gjorde bruk av størrelsene på reguleringen, forkastet de verdifull informasjon som kan brukes til mer spesielt å bestemme beskaffenheten av den formasjon som undersøkes. Den foreliggende oppfinnelse overvinner denne ulempen ved å registrere og utnytte størrel-sene av disse reguleringer.

Ulempene ved teknikkens stand blir overvunnet ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, og det tilveiebringes en fremgangsmåte og et apparat for å oppnå områdestyringene av målin-gene fra et apparat for undersøkelse av grunnformasjoner.

I forbindelse med apparater for undersøkelse av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, blir det tilveiebragt en forbedret fremgangsmåte og et apparat for å oppnå områdestyring av formasjonsmålingene. En elektrode-anordning etablerer en strøm i en grunnformasjon. En kretsanordning for utledning av den tilsynelatende størrelse av strømmen reagerer på denne elektrodeanordningen. En gjennomsnittsanordning ut-leder en funksjon av denne målte strøm og minst én annen tidligere målt strøm. En komparatoranordning som er forbundet med gjennomsnittsanordningen, detekterer når funksjonen er utenfor et forutbestemt standard størrelsesområde. En korreksjonsanordning er forbundet med komparatoranordningen for å regulere strømmen når funksjonen er utenfor området. Størrelsen av strømjusteringen samt den målte, tilsynelatende størrelse av strømmen blir separat registrert og senere korrolert for å oppnå en visuell eller numerisk representasjon av formasjonsresistiviteten.

Det er et formål ved den foreliggende oppfinnelse automa-tisk og diskret å endre området for tilsynelatende størrelser av strømmer som flyter gjennom en grunnformasjon mellom en øvre og en nedre grense for å tilveiebringe øket nøyaktighet ved måling av formasjonsresistivitet.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å anvende tidligere målte størrelser av formasjonsstrømmer til å regulere eller justere etterfølgende strømmer for derved å holde formasjonsmålingene mellom en øvre og en nedre grense. Ytterligere et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å regulere størrelsen av strømmen i et loggeapparat for resistivitetsmåling i et borehull i diskrete trinn som en funksjon av tidligere målte strømmer.

Nok et formål med den foreliggende oppfinnelse er å over-føre til overflaten størrelser av strømreguleringene som er foretatt i et loggeapparat for resistivitetsmåling i et borehull som respons på tidligere målte strømmer.

Disse og andre fordeler og trekk ved den foreliggende opp finnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform, i forbindelse med de vedføyde tegninger, der: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en utførelsesform av oppfinnelsen som anvender en representativ resistivitetsmålings-anordning av fallmeter typen anbragt i et borehull. Fig. 2A og 2B er blokkskjerna over loggeapparater ifølge

foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 er en mer detaljert skjemategning av dempnings-kretsen på figur 2B ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et skjematisk tverrsnitt av en sonde-elektrode på en sideveggpute. Fig. 5 er et mer detaljert funksjonsmessig blokkskjema over en del av kretsen på figurene 2A og 2B.

Fig. 6 er et flytskjema av en typisk samplingsoperasjon

i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 7.er et flytskjema over en typisk forsterkningsstyre-algoritme ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelse .vedrører en fremgangsmåte og et apparat for å tilveiebringe områdestyring av formasjonsmålinger. Det forutsettes derfor at den her fremsatte lære med for-del kan anvendes på mange anordninger for borehullslogging hvor. man støter på parametre med store dynamiske områder. Alle slike anvendelser er følgelig innenfor rammen for den foreliggende oppfinnelse, og oppfinnelsen er ikke ment begrenset ved at den beskrives anvendt i forbindelse med en spesiell klasse loggeanordninger.

En slik anvendelse der den foreliggende oppfinnelse er spesielt gunstig, er i forbindelse med apparater der måling av konduktivitet eller dens inverse, resistivitet, av grunnforma-sjonene er ønskelig, på grunn av de tidligere nevnte store områder, av formasjonsresistivitet som man ofte støter på. De van-lige fremgangsmåter med å injisere strøm inn i formasjonen som skal måles, og overvåke potensialfallet over en motstand i serie med denne som en indikasjon på formasjonskonduktiviteten, er velkjent på området. Det er tilveiebragt mange teknikker for for eksempel å sikre ved hjelp av forskjellige kombinasjoner av elektroder og tilhørende kretser, at strømmen flyter inn i formasjonen og ikke i borefluidet, slik at potensialfallet og så ledes den målte resistivitet er for formasjonen og ikke fluidet.

Detaljert diskusjon av de forskjellige teknikker i forbindelse med resistivitetslogging vil derfor bli utelatt her. Det vises istedet til artikkelen "The Micro Laterolog" av H.G. Doll i Journal of Petroleum Technology, Januar 1953 og "The Laterolog" i Journal of Petroleum Technology, November 1951.

En spesiell type resistivitetslogging medfører anvendelse av fire apparater for måling av resistivitet anbragt i kvadratur i et plan som er perpendikulært til loggestrengen for å injisere strøm og således måle resistans ved fire kvadranter som er perpendikulære til borehullets akse. Ved å sammenligne de fire resistivitetsmålingene som utledes ved forskjellige bore-hullsinkrementer, kan det utledes indikasjoner på formasjons-fallet og lignende, noe som likeledes er kjent på området og ikke beskrives detaljert her. Selvom anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse til en slik spesiell type loggeinstrument (kjent som en fallmetermåling) er beskrevet her, er det således ikke meningen å begrense anvendelsen•av oppfinnelsen til dette.

Det vises først til figur 1 hvor det er vist en typisk

loggesonde for resistivitetsmåling av formasjoner i et borehull (i dette tilfelle en fallmeter-sonde 10) som er egnet i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse. Under en typisk opera-sjon blir sonden 10 senket ned i borehullet 11 ved hjelp av en kabel 12 og en vinsj 13. Sonden 10 har en eller flere armer 14 og tilsvarende sideveggputer 15 anordnet for å bringes i kontakt med sidene i borehullet 11 for å oppnå formasjonsdata. Festet til hver sideveggpute 15 er en emitterende "knapp" eller elektrode 52 for utsendelse av kjente strømmer inn i den omgivende grunnformas jon. Hver sideveggpute 15 har også en overvåknings-elektrode 56 av metall som omgir og er konsentrisk med. senderelektroden 52. Overvåkningselektroden 56 virker til å sikre at potensialdifferansen over hele sideveggputen forblir nær null for å sikre at strøm blir injisert inn i formasjonen, slik at undersøkelsesstrøm forhindres fra å flyte opp gjennom borehullet uten å trenge inn i formasjonen. De målte spenninger blir be-handlet og tolket ved hjelp av behandlingskretsen 16 som vanligvis er plassert i den øvre del av sonden 10. I sonden 10 er det også anordnet en telemetrikrets for overføring av data mellom sonden og en overflatekrets 25, som diskutert mer detaljert

nedenfor.

Figurene 2A og 2B er blokkskjerna over fallmeter-apparatet nede i borehullet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Som vist på figurene 2A og 2B består loggeapparatet av fire hovedkomponenter: telemetri/behandlings-kretsen 16, oscillatorkretsen 17, kretsen 18 for sideveggputen og kretsen 19 for generering av styrebiten.

Det vises igjen til figur 2A og mer spesielt til telemetri/behandlings-kretsen 16, der loggekabelen 12 blir brukt for overføring mellom kretsene nede i borehullet og overflatekret-sen 25. Kabelen 12 har fortrinnsvis flere adskilte linjer eller kanaler for overføring av forskjellige typer informasjon mellom overflaten og apparatet nede i borehullet. Kretsen 16 har en kabelkommunikasjonsenhet 18A for omforming av datasigna-ler som er frembragt av apparatet nede i borehullet til en pas-sende modulert form for overføring til overflaten, og omvendt. En mikroprosessor 20 som har flere funksjoner, innbefattende en glattealgoritme for data fra sonden som nærmere forklart nedenfor, er forbundet med enheten 18.

Forbundet med mikroprosessoren 20 er et programerbart leselager (PROM) 21 hvis ene funksjon er å lagre programmet for glattealgoritmen. Et direkte lager (RAM) 22 er også forbundet med mikroprosessoren 20 for lagring av forskjellige foreløbige resultater som er oppnådd under kjøringen av glattealgoritmen og lignende, samt andre konvensjonelle funksjoner i forbindelse med driften av en mikroprosessor. Som en del av kretsen 16 er anordnet en sentralenhet 2 3 for en instrumentbuss som tilpasser impedansene for de forskjellige innretningene i apparatet nede i hullet.

Det vises nå til figur 2B hvor oscillatorkretsen 17 blir brukt til å generere en vekselstrøm for utsendelse inn i grunnformas jonen som omgir borehullet 11. Oscillatorkretsen 17 er sammensatt av tre hovedkomponenter: en lavfrekvent referanse-oscillator 26, en elektronisk dempekrets 27.og en utgangsrefe-ranse enhet 28 for mellomlagring av det dempede signalet som så leveres til veggputeseksjonen 18 og deretter til formasjonen som skal undersøkes.

Figur 3 viser mer detaljert dempekretsen 27 på figur 2B, idet tre spenningsstyrebiter (VCB'er) 137 blir dirigert fra mikroprosessoren 20 til klemmene som er merket 0, 1 og 2 på dempekretsen 27. Spenningsstyrebitene virker som korreksjonsverdier for å instruere dempekretsen 27 til å regulere spenningen og en veggpute-elektrode for å holde de målte spenningssig-naler innenfor et forutbestemt område. Styrebitene blir utledet fra målte signaler av tidligere sampler tatt ved andre dyb-der på en måte som skal beskrives nedenfor, og de er derfor funksjonsmessig beslektet med størrelsen av forventede eller fremtidige formasjonsmålinger. Styrebitene blir kontinuerlig omberegnet i lys av tidligere utledete målinger, som forklart nedenfor.

Styrebitene blir dekodet ved hjelp av en binær-desimalen-het 120. Signalene blir dirigert til koblingsenheter 118. En av bryterene 121 vil bli lukket i avhengighet av verdien av det dekodete eller digitaliserte spenningsstyresignal. Hvis derfor det digitaliserte spenningsstyresignal svarer til det laveste nivå av sideveggspenningen (dvs. koden 000), vil den nederste bryteren 121 bli lukket og motstand 122 vil bli benyttet. Likeledes hvis maksimalspenningen er påkrevet (dvs. kode 111), vil den øverste bryteren 121 bli lukket og motstand 129 (her en uendelig motstand) vil bli brukt.

Det resulterende signal fra dempekretsen 27 kan forster-kes og tilpasses ved hjelp av forsterker 130 og transformator 136. Transformatoren 136 tilveiebringer en høy strømkapasitet for å holde sideveggputen ved en konstant spenning. Den kon-stante spenningen fra transformatoren 136 blir så tilført sideveggputene 15 og senderelektrodene 52 på velkjent konvensjonell måte.

Generelt kan man si at som respons på spenningsstyrebiter 137 generert av mikroprosessoren 20, vil dempekretsen 27 dempe utgangen fra oscillatoren 26 i diskrete trinn før forsterkning, av dempningsutgangen 28 og levering til sideveggseksjonen 30 og endelig inn i formasjonen.

Det skal bemerkes at figur 3 er en tegning av bare en en-kelt sideveggpute. Lignende sett med kretser kan brukes for hver sondepute i kvadratur i tilfelle med fallmetermåling.

For å oppnå formasjonsinntrengning er det nødvendig å for-hindre kortslutning av senderelektroden eller knappen 52 på grunn av det ledende borefluidet umiddelbart foran knappen. Figur 4 skisserer et tverrsnitt av en typisk sondepute 15 som befinner seg i sideveggputeseksjonen 30. Sondeputen 15 er sammensatt av knappelektroden 52 som sender strøm inn i tilstøten-de grunnformasjoner. Ved siden av knappen 52 og omkring denne er en isolator 54 som igjen er omgitt av overvåkningselektroden 56. Potensialforskjellen mellom sondeknappen 52 og overvåkningselektroden 56 av metall blir kontinuerlig overvåket og holdt nær null ved hjelp av overvåkningskretsen 60 som således tvinger strøm fra knappelektroden inn i formasjonen.

Det vises igjen til figur 2B hvor utgangssignalene fra sideveggseksjonen 30 som svarer til målte signaler for hver sondepute 15, blir sendt via linjer 31 til signaltilpasnings-kretsen 32 for sideveggputen. Tilpasningskretsen 32 detekterer, filtrerer og forsterker deh spenning som svarer til strømmen inn i formasjonen ved hjelp av sideveggputeknappen 52 på måter som er velkjente på området. En synkron detektorkrets blir brukt til å filtrere ut uønsket støy, hvorved synkrondetektoren blir drevet ved hjelp av den samme oscillerende signalutgang til sondeputene av dempekretsen 27, slik at signaler med andre frekvenser enn frekvensene for den injiserte strømmen, blir av-vist. Slike synkrondetektorer er velkjente på området.

Det vises nå til figur 2A hvor et putesignal etter å ha blitt likerettet og filtrert, blir sendt via linje 40 til data-innsamlingssystemet 41. Delsystemet 41 samler også inn data fra andre systemer vedrørende andre variable slik som oriente-ringen av sonden 10 og borehullstemperaturen. Denne informasjon blir sendt.over grensesnittet 42 som over sentralenhetbus-sen 2 3 kommuniserer med mikroprosessoren 20 og med en tids- og styreenhet 43 som styrer sendingen av innsamlede signaler til mikroprosessoren 20 og instruksjoner fra mikroprosessoren 20 til sondene i sonden 10.

Det vises til figur 5 hvor man kan se mer funksjonsmessige detaljer av en del av datadelsystemet 41 i styrebitkretsen 19 på figur 2A og dens forhold til mikro<p>rosessoren 20 i behandlingskretsen 16 og til dempekretsen 27 i oscillatorkretsen 17. En multiplekser 700 mottar sekvensielt de langsomt varierende likestrømssignalene som mates ut fra hver putetilpasningskrets 32. Mikroprosessoren 20 sender et. styresignal via linje 704 som instruerer multiplekseren 700 om når den skal akseptere og mate ut sideveggputesignalene P-^, P2, P3og P^. Putesignalene blir dirigert en om gangen via linje 706 til sample- og holde-enheten 708. Mikroprosessoren 20 sender et styresignal via linje 710 til sample- og holdekretsen 708 som instruerer om når den skal sample og holde hvert av de varierende likestrømssig-nalene fra sideveggputene. Sample- og holdekretsen 708 mater ut signalene via linje 712 til en analog/digital-omformer 714. Mikroprosessoren 702 instruerer analog/digital-omformeren 714 via linje 716 til sekvensielt å omforme det mottatte signal til digital form. De resulterende binærtallene blir sendt via linje 718 fra analog/digital-omformeren 714 til mikroprosessoren 20, hvoretter en glattealgoritme blir utført på hvert digitalisert putesignal, som forklart nedenfor.

Mens inngangssignalet fra en sideveggepute blir samplet av sample- og holdekretsen 708 og digitalisert ved hjelp av

'analog/digital-omformeren 714,.vil multiplekseren 700 akseptere et annet putesignal etter instruksjon fra mikroprosessoren 702. Således kan to eller flere forskjellige putesignaler som er utledet ved den samme borehullsdybde'samples i rekkefølge, digi-taliseres og glattes ved hjelp av en glattealgoritme for derved å øke behandlingseffektiviteten.

Når mikroprosessoren 20 mottar et digitalisert putesignal, utfører deri en glattealgoritme. Formålet med glattealgoritmen er å danne middelverdien av påfølgende digitaliserte signaler fra hver pute over et spesielt dybdeområde. Forsterkningsreguleringer vil ikke bli foretatt etter hver avlesing, men bare etter gjennomløpning av det dybdeområde middelverdien dannes over. Det ligger selvsagt innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse å regulere forsterkningen når det er nødvendig etter hver puteutlesning eller å forandre dybden som middelverdien dannes over. I en foretrukket utførelsesform blir imidlertid fire puteavlesninger oppnådd for hver sekstifjerdedels fot dybde, men middelverdien blir dannet ved en glattealgoritme over to fots dybde. Et dybdeintervall på to fot ble valgt ved prø-ving og feiling som et ønsket dybdeintervall ved å simulere re-sponstiden for en menneskelig operatør overfor store signalut-slag.

Et eksempel på en glattealgoritme brukt separat for hvert putesignal, er gitt ved ligningen:

<Y>N<X>N<+>K (<Y>N-1V

hvor

XN= foreliggende samplingsutlesning fra en sideveggpute

Y^j_^= løpende gjennomsnitt for tidligere samplingsutles-ninger

YN= oppdatert løpende gjennomsnitt innbefattende foreliggende samplingsutlesning-

-t/T

K = en konstant gitt ved K = e som er tilnærmet lik (l-t/T)

o

hvor

t = et tidsintervall som står i et funksjonsmessig

forhold til samplingsdybdeintervallet (1/64 fot)

T = en tidskonstant som står i et funksjonsmessig

forhold til glattingsdybdeintervallet ( 2 fot).

På grunn av det store antall multiplikasjoner som må ut-føres av mikroprosessoren for å gjennomføre den ovennevnte glattealgoritme, er det ønskelig å minimalisere antallet nødvendige iterasjoner. Fremgangsmåter for slik minimalisering er velkjente på området.

Figur 6 er et flytskjema over de trinn som utføres av mikroprosessoren 20 under en typisk samplings ope r as jon av fallmeteret nede i borehullet. Som vist på figur 6 blir et kommando ord fra overflaten mottatt og dekodet nede i hullet ved hjelp av en kabelkommunikasjonskrets 18A som instruerer mikroprosessoren 20 nede i hullet om å sample en fallmetermåling. Komparatortrinnet 500 bestemmer om det mottatte ordet har den korrekte formen av et kommando-ord. Hvis ikke fortsetter samplingsoperasjonen ikke. Hvis ordet er av korrekt form, bestemmer komparatoren 502 om kommando-ordet har den korrekte sekvensielle form som svarer til en kommando for innsamling av data. Hvis ikke blir andre funksjoner som ikke innebærer innsamling, slik som behandling av allerede innsamlede data, utført. Ved trinn 504 blir dataene innsamlet, deretter bestemmer et komparatortrinn 506 om de innsamlede data svarer til målte putesignaler eller til andre data slik som målinger av fallmeterets orientering, dybdemålinger osv. Hvis de innsamlede data ikke er data fra sideveggputen, blir de sendt via trinn 510 til overflaten for behandling eller tolkning. Hvis de innsamlede data ved trinn 504 er putedata, blir en glattealgoritme utført via trinn 508, som diskutert nedenfor. Så blir den glattede verdi sendt til overflaten via trinn 510. Komparatortrinn 512 bestemmer om putedata fra alle sideveggputene er blitt oppnådd. Hvis ikke kjøres datainnsam-lingsrutinen igjen..

Det blir nå utført en rutine for å bestemme om spenningen på puteelektrodene skal justeres for å holde de forventede målesignaler for deri neste sampling av sondeputen innenfor et bestemt område. Denne rutinen bestemmer beskaffenheten av slike forsterkningsreguleringer, hvis noen slike skal utføres, for derved å bestemme verdiene av spenningsstyrebitene. Disse spenningsstyrebitene vil senere bli overført ved hjelp av mik-roprosessorer til dempekretsen 27 på figur 3, og vil bli brukt til å regulere forsterkningen, hvis det er nødvendig, før det neste sett av glattede putedata blir bestemt. De tre spenningsstyrebitene danner et binær ord med tre biter, der hvert inkre-ment eller sekrement bestemmer én regulering i og ved hjelp av en faktor på to. Verdien av forsterkningskoden med tre siffere ér ekvivalent med eksponenten i en • forsterkningsregulering med grunntall 2. Hvis derfor forsterkningskoden er 111=7, vil for-sterkningsreguleringen frembringe 2 7=128 ganger den laveste utsendte strøm eller spenning. Den maksimale forsterkning er således 128 eller kode 111.

Det vises igjen til figur 6 hvor komparatortrinn 516 bestemmer om antallet putesignaler som er glattet eller midlet over dybdeintervallet (2 fot) som har verdier under en nedre grense, er større enn to. Trinn 516 bestemmer således om det er en forskjell mellom den tilsynelatende størrelse av et glattet putesignal og et ønsket størrelsesområde. Dette størrelsesom-rådet blir bestemt ved hjelp av forutbestemte øvre og nedre grenser, som diskutert nedenfor. Den nedre grensen er et punkt slik som en åttende del av hele det dynamiske området for ana-log/digital-omsetteren 714.på figur 5. Hvis mer enn to av de mottatte putesignaler er under den nedre grense, er det ønskelig å øke verdien av den utsendte putestrøm slik at fremtidige samplingsavlesninger ikke vil være så små at de kan sammenblan-des med støy. Hvis tre slike signaler er innenfor området mellom den nedre og øvre grense, er ingen forsterkningsforandring nødvendig. Hvis imidlertid mer enn to (dvs. tre eller fire) av de glattede putesignaler er under den nedre grense, er det ønskelig å øke formasjonsstrømmen som forklart.

Hvis sammenligningstrinnet 516 resulterer i et bekreftende resultat, bestemmer trinn 518 om den maksimale forsterkning (dvs. styrebitkode 111) allerede er blitt nådd. Hvis så er tilfelle, avsluttes rutinen via styretrinn 520. Hvis ikke blir forsterkningskoden øket med en binær verdi 1 ved trinn 522, noe som resulterer i en forsterkningsøkning med en faktor på 2. Den nye forsterkningskoden blir så sendt til sonden ved trinn 524, etter hvilket rutinen avsluttes.

Hvis resultatet av komparatortrinn 516 er negativt, så er to eller flere glattede putesignaler over den nedre grense. I dette tilfellet bestemmer komparatortrinn 526 om fler enn to av de glattede putesignaler er større enn en øvre grense. Den øvre grense er fortrinnsvis halvparten av hele skalautslaget for det dynamiske området til analog/digital-omformeren 714. Ideelt vil den digitaliserte puteutmathingen eller de mottatte signalene som holdes i ananolog/digital-omformeren 714, bli holdt itinenfor området på en åttende del til halvparten av hele det dynamiske skalaområdet. Hvis resultatet av komparatortrinn 526 er negativt, så er to eller flere av de glattede putesignaler innenfor det ønskede område. Som forklart tidligere blir ingen forsterkningsregulering foretatt med to putesignaler innenfor det ønskede område, og rutinen avsluttes via linje 530. Hvis komparatortrinn 526 resulterer i et bekreftende svar, er det ønskelig å minske forsterkningen. Trinn 528 bestemmer om forsterkningen allerede er på minimum eller null. Hvis så er tilfelle, kan forsterkningen ikke minskes og rutinen avsluttes via linje 530. Hvis den minste forsterkning ikke er blitt nådd, blir forsterkningskoden minsket med en binær verdi 1, noe som resulterer i en virkelig forsterkningsreduksjon til halvparten. Den nye forsterkningskoden blir sendt til sonden ved trinn 524 og rutinen avsluttes.

Man vil forstå at mange forsterkningsstyre-algoritmer kan brukes alternativt til den som er skissert på figur 6. Et av hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse er også at hvis en programerbar mikroprosessor brukes, kan nye programmer for forsterkningsstyring lett innsettes for å oppnå mer effektiv forsterkningsstyring med hensyn til den spesielle grunnformasjon som undersøkes, selv under en loggeoperasjon. Således kan et forskjellig intervall for danning av gjennomsnittsverdien brukes, som for eksempel 10 fot, i avhengighet av de formasjons-karakteristikker man støter på.

Et eksempel på en ytterligere rutine er vist på figur 7. Fire puteutgangssignaler blir målt og betegnet P^, P2, P3og P^. To av disse målte verdiene, P^og P2, blir midlet ved trinn 600. Komparatortrinn 602 bestemmer om en tredje puteverdi P^ er innenfor et område av K av middelverdien av P^og P2, hvor K

er en konstant. Hvis P^ ikke er innenfor dette området, så er det klart at enten P^ P2eller P^ avviker betydelig fra de andre puteverdiene selvom det er usikkert hvilken dette gjelder. Et slikt avvik kan være forårsaket av flere faktorer, slik som dårlig kontakt mellom sondeputen og formasjonen-som resulterer i urimelig høy resistansavlesning, eller ved en ,-saltoppløsning med lav resistivitet inne i formasjonen. Hvis et slikt betydelig avvik finnes,blir alle tre verdiene P-^, P2og P^forkastet og P4blir valgt ved trinn 604 som en nøyaktig samplingsverdi. P^kan velges med høy tiltro til nøyaktigheten, siden det er høyst usannsynlig at to puteverdier vil være unøyaktige. Hvis P^er innenfor K av gjennomsnittsverdien, blir gjennomsnittsverdien, (P-^+ P2)/2, valgt ved trinn 606 som en nøyaktig samplingsverdi. Et løpende gjennomsnitt C av alle valgte verdier blir oppdatert ved trinn 608. Flere sampler blir tatt og den ovennevnte rutine blir gjentatt inntil verdier som svarer til en borehullsdybde på 2 til 12 fot, er blitt oppnådd. Det løpende gjennomsnitt blir så beregnet i samsvar med den tidligere nevnte glattealgoritme eller andreønskede slike algoritmer, og resultatet blir ved trinn 610 sammenlignet for å bestemme om middelverdien er større enn en øvre grense, U. Som diskutert i forbindelse med figur 6 blir den øvre grense U såvel som en nedre grense L, valgt som en funksjon av analog/digital-omformerens område. U er fortrinnsvis halvparten av analog/digital-omformerens 714 område. Hvis det løpende gjennomsnitt C er større enn den øvre grense U, blir forsterkningskoden dekrementert med 1 ved blokk 612. Dette resulterer i en virkelig minskning av den utsendte elektrodespenning med en faktor på 2^"=2. Rutinen slutter-så. Hvis det løpende gjennomsnitt C er mindre enn eller lik den øvre grense U, bestemmer komparatoren 614 om C er mindre enn en

nedre grense L. Hvis ikke så er stor C innenfor det ønskede området mellom U og L, og rutinen avsluttes uten en regulering av forsterkningen. Hvis C er mindre enn L, blir forsterknings-styrekoden inkrementert med 1 ved trinn 616, og rutinen avsluttes .

Uansett hvilken forsterkningsstyre-algoritme som brukes, blir den resulterende regulerte forsterkningsstyrekode lagret i RAM-enheten 22. Etter at en forutbestemt borehullsdybde er blitt gjennomløpt av sonden 10, sender mikroprosessoren 20 forsterkningsstyrebitene .til klemmene på dempekretsen 27, som diskutert ovenfor. Forsterkningen av de utsendte strømmer for de sampler som oppnås over det neste dybdeintervall, vil bli regulert basert på reguleringer foretatt på løpende gjennomsnitt av tidligere samplingsstrømmer, som antydet ved hjelp av korrek-sjonsverdien eller VCB. Man ser således at en historie for forsterkningsreguleringer blir ..brukt i en tilbakekoblingssløyfe for å hjelpe til å holde fremtidige, forventede samplingsavlesninger innenfor et forutbestemt område. Dessuten kan disse digitaliserte spenningsstyrebiter eller "forsterkningskoder" over-føres til overflaten sammen med de virkelige digitaliserte samp-lingsverdier som befinner seg i analog/digital-omsetteren og svarer til hver sampling. Et typisk dataord vil således for eksempel bestå av 12 biter (lik "mantissen") av den aktuelle samplingsverdi og tre biter som svarer til den binære multipli-kator eller forsterkningskode (lik "ordinaten") tilordnet den spesielle sampling.

Forsterkningsstyrebitene blir regulert kontinuerlig og lagret i direkte lageret (RAM) 22. I tillegg blir putesignalene som reguleres, også registrert på bånd eller lagret i direkte lageret 22. De lagrede korreksjonsverdier (VCB) og de lagrede, regulerte tilsynelatende størrelser av putesignalene kan korreleres for å oppnå visuelle eller numeriske representasjoner av formasjonsresistiviteter. Siden representasjoner av aktuelle formasjonsresistiviteter således kan utledes, er den oppnådde informasjon mer informativ med hensyn til virkelige formasjons-karakteristikker enn om relative resistiviteter blir utledet, noe som vanligvis har vært tilfelle ved de tidligere kjente fallmetere.

Det er derfor klart at den foreliggende oppfinnelse er vel tilpasset for å oppnå alle de fordeler og trekk som er nevnt ovenfor, sammen med andre fordeler som vil fremgå av beskrivelsen av selve apparatet. Man vil forstå at visse kombinasjoner og delkombinasjoner er nyttige og kan anvendes uten referanse til andre trekk og delkombinasjoner. Dette er ment å ligge innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse.

Claims (15)

1. Apparat for undersøkelse av grunnformasjoner, karakterisert ved elektrodeanordninger for eta-etablering av en strøm i formasjonen, en kretsanordning for å utlede et signal som står i et funksjonsmessig forhold til størrelsen av strømmen,en komparatoranordning som er forbundet med kretsanordningen for.å sammenligne nevnte størrelse av sig nalet med et valgt størrelsesområde, og en korreksjonsanordning som er innkoblet mellom elektrodeanordningene og komparatoranordningen for å regulere strømmen som en funksjon av den nevnte sammenligning som utledes ved hjelp av komparatoranordningen.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved en behandlingsanordning som er koblet mellom korreksjonsanord-ningen og komparatoranordningen, for å styre størrelsen av reguleringen ved hjelp av dempningsanordningen som en funksjon av strømmen. ' ' t

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved en lagringsanordning koblet til behandlingsanordningen for å lagre størrelsen av reguleringen og signalet.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved en korreleringsanordning for å korrelere nevnte størrelse av reguleringen og signalet for å oppnå en representasjon av for- mas jons res is ti vi tet en .

5. Apparat for undersøkelse av undergrunnsformas joner som gjennomtrenges av et borehull, karakterisert ved en strømanordning for å etablere første, andre og tredje flerheter av strømmer ved respektive første, andre og tredje steder inne i borehull, en detektoranordning for å utlede signaler som står i et funksjonsmessig forhold til størrelsen av hver strøm av de nevnte første og andre flerheter av strømmer, en anordning for å velge fra hver av nevnte første og andre flerheter av strø mmer, minst ett signal som svarer til en strøm som trenger gjennom formasjonen, en styresignalgenerator for å utlede et styresignal som svarer til en funksjon av nevnte minst ene signal fra hver av de første og andre flerheter av strømmer, og en styreanordning for å endre størrelsen av den tredje flerhet av strømmer som respons på styresignalet.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at styresignalgeneratoren omfatter en anordning for å generere første, andre og tredje styresignaler når funksjonen henholds-vis er mindre enn, innenfor og større enn det forutbestemte området.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at styreanordningen omfatter en anordning som reagerer på de første, andre og tredje styresignaler for å endre størrelsen av den tredje flerhet av strømmer i forhold til den andre flerhet av strømmer.

8. Fremgangsmåte for undersøkelse av en grunnformasjon, karakterisert ved at det etableres en første strøm i formasjonen, at det utledes et første signal som står i et funksjonsmessig forhold til størrelsen av den første strøm, at nevnte størrelse og et forutbestemt størrelsesområde sammenlignes, at det utledes en forskjell mellom nevnte størrelse av den første strøm og nevnte valgte størfelsesområde, at det utledes et korreksjonssignal som en funksjon av nevnte forskjell, at det etableres en annen strøm i formasjonen som er regulert ved hjelp av korreksjonssignalet, og ved at det utledes et annet signal som står i et funksjonsmessig forhold til størrel-sen av den annen strøm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved lagring av korreksjonssignalet og det annet signal.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det lagrede korreksjonssignal og det annet signal korreleres for å oppnå en representasjon av formasjonsresistiviteten.

11. Fremgangsmåte for deteksjon av karakteristikker ved grunn-fornvas joner i et borehull, karakterisert ved at det genereres en første flerhet av strømmer ved et første sted i borehullet, ved at det i rekkefølge utledes første stør-relser av hver av strø mmene i nevnte første flerhet, ved at det velges minst en av de første størrelser som svarer til en strøm som gjennomtrenger formasjonen, ved at den minst ene av de førs-te størrelser lagres, ved at det genereres en annen flerhet av strømmer ved et annet sted i borehullet, ved at det i rekke- følge utledes andre størrelser av hver strøm i den annen flerhet, ved at det velges minst en av de andre størrelser som svarer til strømmen av den annen flerhet som gjennomtrenger formasjonen, ved at den minst ene størrelse gjenvinnes, ved at det genereres en første funksjon av den første og annen stør-relse, og ved at det genereres en tredje flerhet av strømmer ved et tredje sted i borehullet som respons på funksjonen av den første og annen størrelse.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at funksjonen sammenlignes med et forutbestemt område av verdier, ved at det som respons på sammenligningen detekteres om funksjonen er mindre enn, innenfor og større enn det forutbestemte området, og ved at det genereres et styresignal som respons på deteksjonen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert v e d åt genereringen av et styresignal omfatter generering av et første, annet og tredje styresignal -når funksjonen er hen-holdsvis mindre enn, innenfor og større enn det forutbestemte området.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at størrelsen av den tredje flerhet av strømmer endres i forhold til den annen flerhet av strømmene som en funksjon av de første, andre og tredje styresignaler.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det sekvensielt utledes tredje størrelser av hver av strømmene i den tredje flerhet/ og ved at det generes en annen funksjon av andre og tredje størrelser som er forskjellige fra den første funksjon.