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Vorrichtung zur elektrischen Untersuchung des spezifischen elektrischen Widerstandes der von einem Bohrloch durchteuften Erdformation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Untersuchung von Erdformationen in Bohr- schächten, um speziell Anzeigen über den spezifischen elektrischen Widerstand der, von einem mit elektrisch leitender Bohrlochspülung gefüllten Bohrloch, durchteuften Erdformationen zu gewinnen.
Auf der Messung des spezifischen elektrischen Widerstandes beruhende Untersuchungsverfahren werden in grossem Umfang sehr erfolgreich dazu benützt, um die von einem Bohrloch durchteuften Erdformatio-
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von andernBohrlöchern durchteuftenErdformationen in gegenseitige Wechselbezie-mationen oder des spezifischen Widerstandes der von dem Filtrat der Bohrlochspülung durchdrungenen Zonen in durchlässigen Formationen. Jedes diese : neueren Verfahren und Vorrichtungen begrenzt den von einer durch ein Bohrloch geführten Hauptelektrode ausgesandten Strom auf eine bestimmte Bahn durch die Formation, wodurch in der Nähe der Hauptelektrode durchgeführte Potentialmessungen den spezifischen elektrischen Widerstand der in der bestimmten Bahn liegenden Erdformation anzeigen.
Die Gestalt dieser Bahn ist vorbestimmt und wird während einer Untersuchung dadurch nahezu konstant gehalten, dass ein Hilfsstrom in der Nähe der Hauptstromelektrode ausgesandt und die Amplitude und Phase oder Polarität des Hilfsstromes entsprechend den in der Bohrlochspülung lurch den Fluss des Hauptstromes erzeugten Potentialdifferenzen überwacht werden.
Es ist ein Hauptzweckder vorliegenden Erfindung, neue Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, durch welche Anzeigen der spezifischen Widerstände von Erdformationen in einer bestimmten Bahn ohne Begrenzung des Snomes auf diese Bahn erzielt werden können,
Durch die deutsche Patentschrift Nr.
90 6834 ist ein Verfahren zur Ermittlung des spezifischen elektrischen Widerstandes der von einem Bohrloch durchschlagenen Bodenschicht bekannt bei dem an einer Stelle imBohr- loch Strom ausgesandt wird, dessen elektrisches Feld von einer andern Stelle im Bohrloch aus beeinflusst wird, um das Bohrloch in Richtung der ändern Stelle elektrisch abzuschirmen, und die Werte der Potentialdifferenz zwischen einem Punkt nahe der erstgenannten Stelle und einem Bezugspunkt gemessen werden. Hiebei werden von einer Haupt- und zwei Hilfselektroden Ströme ausgesandt, welche jedoch gleichgeartet sind und bezwecken, im Zusammenwirken das Potential auf einen gewählten Wert zu bringen.
Durch die USA-Patentschrift Nr. 2,712, 630 ist eine Vorrichtung mit einer Reihe von Elektroden bekannt, für verschieden geartete Ströme, von denen voneinander unabhängige Potentiale abgeleitet werden, jedoch ohne die Möglichkeit zur Kombination der Potentiale.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Untersuchung des spezifischen elektrischen Widerstandes der von einem Bohrloch durchteuften Erdformation mit einer in der elektrisch leitendenFlüs- sigkeitim Bohrloch vorgesehenen Elpktrodenanordnung, wobei mindestens zwei Elektroden der genann- ten Elektrodenanordnung mit zwei voneinander unabhängigen, die Erdformation durchsetzenden elektri- schen Strömen (i, i ) gespeist werden und mindestens zwei Messelektroden zum Messen der Potentiale
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vorhanden sind, und besteht darin, dass von den beiden voneinander unabhängigen elektrischen Feldern, die durch die beiden Ströme (ii, i 2) hervorgerufen werden,
die Potsntialdifferenzen e 'und e 'zwischen den beiden Messelektroden und die Potentialdifferenzen el und e2 zwischen einer der beiden Messelek- troden und Erde gemessen werden und dass Einrichtungen vorgesehen sind zum Kombinieren dieser vier PotentialdifferenzLn zwecks Anzeige über die elektrische Eigenschaft der Erdformationo Bei einer vorzugweisen Ausbildung der Erfindung sind die beiden Messelektroden zwischen den beiden Stromelektroden angeordnet, wobei eine Einrichtung zum Kombinieren der Potentialdifferenzen vorhanden ist, zwecks Ab-
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eilter AnzeigeBei der Erfindung werden in dem Bohrioch weigstens zwei Strome von so unterscniealicnem ChalaK- ter ausgesandt,
dass die durch den Fluss eines der beiden Ströme hervorgerufenen Potentialdifferenzen, z. B. durch Frequenzunterschiede oder zeitliche Verschiebungen, leicht von den durch den Fluss des andern der Ströme hervorgerufenen Potentialdifferenzen getrennt werden können. Wenigstens zwei durch den Fluss jedes Stromes erzeugte Potentialdifferenzen werden zu einem Registrierwerk geleitet, das diese Potentialdifferenzen, von denen wenigstens vier vorhanden sind, selbsttätig kombiniert, um eine Anzeige über den spezifischen Widerstand der Formation in einer bestimmten Bahn zu ergeben. Die neuen Untersuchungsverfahren und Vorrichtungen gemäss der Erfindung können beispielsweise in Verbindung mit beliebigen bekannten.
Elektrodenreihen verwendet werden, und die erhaltenen Anzeigen des spezifischen Widerstandes werden etwa die gleichen sein, wie wenn der Strom in der bisher üblichen Weise längs einer vorbestimmten Bahn begrenzt worden wäre.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine für den Durchgang durch ein Bohrloch geeignete Elektrodenreihe mit einer ersten Strom aussendenden Elektrode ausgestattet, welche durch zwei Zwischenelektroden für Potentialmessungen von einer zweiten Strom aussendenden Elektrode abgesondert ist. Die erste Elektrode wird mit einem Strom von vorzugsweise, jedoch nicht notwendig gleichbleibender Stärke, gespeist, und die zweite Elektrode mit einem Hilfsstrom von unterschiedlicher Frequenz- oder Zeitfolge gegenüber dem ersten Strom, so dass die von ihm erzeugten Potentialdifferenzen von jenen durch den ersten Strom erzeugten Potentialdifferenzen auseinander gehalten werden können. Die von den Haupt- und Hilfsströmen erzeugten relativen Potentiale zwischen den beiden Zwischenelektroden werden getrennt gemessen.
Ebenso werden die von den Haupt- únd Hilfsströmen erzeugten absoluten Potentiale zwischen einer der Zwischenelektroden und einem Bezugspotential, wie z. B. dem Erdpotential. getrennt gemessen.
Unter der Voraussetzung, dass die erste Elektrode einen Strom von gleichbleibender Stärke aussendet, wird der spezifische Widerstandswert von den vier Potentialmessungen abgeleitet und ist der Summe der vorerwähnten beiden absoluten Potentiale nach Korrektur eines der Potentiale durch einen, dem Verhältnis der beiden relativen Pote. itia. le proportionalen Faktor proportional. Ist die Stärke des Hauptstromes nicht gleichbleibend, dann kann der abgeleitete Wert durch eine dem Strom proportionale Grösse dividiert werden, um den Widerstandswert unabhängig von aer Stärke des Hauptstromes zu erhalten.
Die Elektrodenreihe ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendig. symmetrisch zu der ersten Elektrode durch Zufügung weiterer, den Zwischenelektroden und der zweiten Elektrode entsprechende Elektroden aufgebaut, die in entsprechenden Lagen auf den entgegengesetzten Seiten der ersten Elektrode angeord- net und elektrisch verbunden sind, so dass symmetrischeElektrodenpaare gebildet werden. Bei andern Ausführungsformen der Erfindung können die gegenseitigen0 Lagen der Strom aussendenden und der Potentialmess-Elektroden in der Elektrodenreihe vertauscht sein.
Die Zeichnungen sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen :
Fig. l zeigt schematisch eine derElektrodenreihen für elektrische Untersuchungen vonErdformationen in Verbindung mit einer Schaltanordnung zum Erhalt von Widerstandsanzeigen gemäss derErfindung. FiblA, IB und IC sind schematische Darstellungen von Elektrodenreihen 0abweichenÜer Anordnung, welche für das Umersuchungssystem nach der Erfindung verwendet werden können. Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines Rechengerätes zur Erzielung äusserst aufschlussreicher Anzeigen über den spezifischen elektrischen Widerstand gemäss der Erfindung. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform des Untersuchungssystems der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer weiteren abgeänderten Ausführungsform eines elektrischen Untersuchungssystems gemäss der Erfindung und Fig. 5 zeigt ein Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform eines Rechengerätes zur Verwendung mit einer beliebigen Elektrodenreihe entsprechend Fig. 1, 1A, 1B oder IC.
In Fig. l durchquert ein Bohrloch 11, das mit elektrisch leitender Bohrlochspülung 12 gefüllt ist, eine Mehrzahl von Erdformationen 13. Eine Elektrodenreihe 14 üblicher Bauart setzt sich aus einer Mittelelek- trodeA9, dazwischenliegendenPaarenvonkurzgeschlossenenElektrodenM1undM8,sowieM'1undM+2
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hier nicht weiter dargestellten üblichen Kombination von Kabel und Winde durch das Bohrloch geführt werden.
Elektrischer Strom von einer ausserhalb : : des Bohrlochs 11 angeordneten Stromquelle 15 wird über einen isolierten Leiter 16 in das Bohrloch zu der Elektrode A0 hinab geleitet, aus welcher er austritt. Dieser Strom fliesst durch die Formation 13 zu einer Elektrode B unter einer Bezugsspannung. Der Stromkreis ist über einen Leiter 17 geschlossen, welche" die'Verbindung zu der Klemme niederen Potentials der Stromquelle 15 herstellt. Der von der Elektrode A0 zu der Elektrode B verlaufende Strom besitzt vorzugsweise gleichbleibende Stärke, und die Stromquelle 15 kann beispielsweise aus einem Generator 18 konstanter Spannung bestehen, der mit einer hohen Impedanz 19 in Reihe geschaltet ist.
Von einer Stromquelle 21 erzeugter Hilfsstrom wird über ein isoliertes Leiterkabel 22 zu den Elek-
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Al und A2lochspülung 12 zu einem Punkt 23 unter einem Bezugspotential und wird zu der Klemme niederen Potentials der Stromquelle 21 über einen Leiter 24 geführt.
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Al, A2quelle 21 einen Strom mit einer unterschiedlichen Frequenz f liefern. Eine dieser Frequenzen kann auch Null sein, d. h. einer der Ströme kann gleich gerichtet sein. Alternativ können die Stromquellen 15 und 21 entweder Wechselstrom gleicher Frequenz oder Gleichstrom, jedoch während abwechselnder Intervalle liefern, mit dem Ergebnis, dass die Ströme eine Zeittrennung erfahren.
Bei der speziellen Vorrichtung nach Fig. 1 erzeugt der von der Elektrode A o mit der Frequenz fi ausgesandte Hauptstrom zwischen den Elektroden M M2 und einem Punkt des Bezugspotentials, z.B. dem Erdpotential, eine Potentialdifferenz e 1 mit der Frequenz fi. Eine entsprechende Potentialdifferenz ex mit der Frequenz f wird durch den Hilfsstrom mit der Frequenz f erzeugt. Ferner treten Potentialdif- ferenzen e i und e 2'mit den Frequenzen f1 und f2 entsprechend zwischen den Elektroden M1, M2 und M 1" M 2 auf. Diese vier Potentiale können durch irgendwelche geeigneten Mittel getrennt und einem Registriergerät 37 zugeleitet werden.
Ein isoliertes Leierabel 25 ist z. B. mit den Eiektroden M1, M2 verbunden und legt die dort auftretende Spannung an em Filter 26, welches die Frequenz f1 durchlässt. und die Frequenz f zurückhält, sowie an ein Filter 27 an, welches die Frequenz fx durchlässt und die Frequenz fl sperrt. Hohe Impedanzen 28 und 29 sind zwischen die Ausgangsklemmen der Filter 26 und 27 sowie einen Punkt 31 unter einem Bezugspotential geschaltet. Diese Schaltordnung ermöglicht die Wiedergabe der Potentialdifferenzen e 1 und e 2 über die Impedanzen 28 und 29.
Die an den Elektroden Mi', M 2'auftretenden Potentiale werden aus dem Bohrloch 11 über ein isoliertes Leiterkabel 32 fortgeleitet. Die dem Potentialgefälle zwischen den Elektroden M1, M2 und Ml', M bei den Frequenzen f und f2 entsprechenden Potentialdifferenzen e1' und e2' werden durch Filter 33 und 34 getrennt, welche an die Leiterkabel 25 und 32 angeschlossen sind. Die Filter 33 und 34 sind ähnliche wie die Filter 26 und 27; die Potentialdifferenzen el'und e 2'treten über hohen Impedanzen 35 und 36 auf, welche an die Ausgangsklemmen der Filter 33 und 34 angeschlossen sind.
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und eigekehrte" Anzeigen derselben Ströme bedeuten.
Es wurde nunmehr eine Beziehung zwischen diesen Spannungen festgestellt, die ihre Kombination in einer Weise gestattet, welche die gleiche Anzeige ergibt, als wenn der Strom von der Elektrode A 0 tatsächlich in der vorerwähnten Weise auf einer vorbestimmten Bahn in die Formationen geleitet worden wäre. Diese Beziehung ist folgende :
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worinR einen Widerstandswert bedeutet, welcher dem mit dem vorerwähnten Verfahren erhältlichen Wert
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geben. Nimmt man einen positiven Stromfluss von den Elektroden Ao und A., A an, dann sind die Potentiale e , ea und e j* positiv, und das Potential e'ist negativ.
Gemäss der Erfindung können die über den Impedanzen 28,29, 35 und 36 auftretenden Potentiale, gegebenenfalls gleichgerichtet, einem Elektronen-oder elektro-mechanischem Registriergerät 37 zugeleitet werden, welches eine dem Widerstand
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cher Art mittels eines Instruments 38 in Funktion der Tiefe der Elektrodenreihe 14 in dem Bohrloch 11 registriert.
Der elektrische Widerstand der Formation lässt sich unter gewissen Umständen auf einom noch enger begrenzten Weg nach der Formel
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ermitteln, worin K eine Konstante grösser als 1 ist. Die nach der Formel (2) erhaltene Widerstandsanzeige wird die gleiche sein wie diejenige nach dem bisher gebräuchlichen Verfahren, wenn der von den Elektroden Al, A2 ausgesandte Hilfsstrom über denjenigen Wert hinaus gesteigert wird, der notwendig ist, um
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Potentialdifferenz zwischen denElektrodenMnachfolgendenBeschreibung eines geeigneten Registriergeräts wird die Formel (1) erörtert. Es kann indes- sen auch die Formel (2) durch blosses Einfügen des Faktors K beim Addieren der beiden Glieder der For- met (1) verwendet werden.
An Stelle der in Fig. 1 gezeigten Elektrodenreihe 14 kann eine beliebige andere Elektrodenanordnung
Verwendung finden, wie sie z. B. in den Fig. 1A, 1B und 1C dargestellt ist, wo die entsprechenden Ele- mente die gleichen Bezugszeichen aufweisen.
Eine vorzugsweise Ausführungsform eines Registriergeräts bzw. Rechenwerks 37 ist in Fig. 2 gezeigt, das z. B. mit einer beliebigen der in Verbindung mit Fig. 1 besprochenen Elektrodenreihen benutzt werden kann. In fig. 2 ist das Rechengerät mit der in Fig. 1B gezeigten Elektrodenreihe verbunden. Das Rechen- gerät kann sich an derErdoberfläche befinden oder es kann in einem druckfestenGehäuse 39 untergebracht sein, welches zusammen mit der Elektrodenreihe durch das Bohrloch bewegt wird. Ein Generator 41 mit gleichbleibender Frequenz liefert einen vorzugsweise konstanten Strom von der Frequenz f1 zu der Mit- telelektrode A 0 über eine hohe Impedanz 42 und einen isolierten Leiter 16'.
Die Klemme niedriger'Im- pedanz des Generators 41 ist über einen Leiter 17'mit der Erdungselektrode B verbunden, die sich z. B. aussen an dem Gehäuse 39 befinden kann. Ein zweiter Generator 43 leitet Strom mit der Frequenz f der
Aussenelektrode Al über einen Leiter 22'zu. Dementsprechend besteht zwischen den Elektroden M 1 und
M'1 eine Potentialdifferenz e l'mit der Frequenz f und eine Potentialdifferenz e 8'mit der Frequenz fg.
Zwischen der Elektrode M und Erde besteht eine Potentialdifferenz e 1 mit der Frequenz f 1 und eine Po- tentialdifferenz e 2 mit der Frequenz f. Nimmt man die Elektrode Mi als Bezugspunkt, dann ist die Po- larität des Potentials e2' entgegengesetzt oder negativ gegenüber dem Potential eg, während das Poten- tial e, gegenüber dem Potential e1 gleichgerichtet ist.
Die Formel (1), welche die Potentialdifferenzen e1, e2, e'1 und e'2 kombiniert, um ein Potential
R zu erhalten, das dem spezifischen Widerstand der Erdformation noch angenäherter proportional ist, wird mittels eines Verstärkers 44 von veränderlichem Verstärkungsgrad abgeleitet, dessenGesamtverstärkung G entsprechend der Differenz der zwischen den an den PrimärwicKlungen 45 und 46 eines Transformators 47 auftretenden Spannungen mittels eines"ückkopplungskreises gesteuert wird, der aus einem Verstärker 48, einem Filter 49, einem weiteren Verstärker 51 und einem Gleichrichter 52 in Reihenschaltung besteht.
Die Potentialdifferenzen e1 und e werden über einen Isoliertransformator 53 zu dem Eingang des Ver- stärkers mit veränderlichem Verstärkungsgrad 44 geleitet. Die Primärwicklung 45 des Transformators 47 ist an den Ausgang des Verstärkers 44 geschaltet. Die Primärwicklung 46 des Transformators 47 ist zwi- schen Erde und die Elektrode Mi mittels der Leiter 54 und 25'ge'egt, mit dem Ergebnis, dass die Poten- tiale el und e 2 an der Wicklung 46 in algebraischer Addition zu den der Wicklung 45 aufgedrückten Aus- gangssignalen Gei und Ge ! ; des Verstärkers mit veränderlichem Verstärkungsgrad erscheinen.
Die Po- tentiale e1 und e können gegebenenfalls ohne Änderung des nachfolgend errechneten Widerstandswertes vonderElektrodeM'1erhaltenwerden.
Soweit die Frequenz f2 in Betracht kommt, ist das dem Verstärker 48 mittels einer Sekundärwicklung
50 des Transformators 47 zugeleitete kombinierte Messsignal proportional e,-Ge", da e2 negativ ist.
Das Messsignal wird über das Filter 49 geleitet, welches Anzeigen von der Frequenz flaussiebt. Das ge- siebte Messsignal wird in dem Verstärker 51 verstärkt und in dem Gleichrichter 52 gleichgerichtet, der vorzugsweise durch Zuleitung eines Bezugspotentials gleicher Frequenz von dem Generator 43 über einen
Leiter 55 phasenempfindlich auf die Frequenz f 2 gemacht wird.
Ein direktes Potential proportional e 2 - Ge'2 wird den Ausgangssteuerkreisen des Verstärkers 44 mit solcher Polarität zugeleitet, dass es auf die Unterdrückung des dem Verstärker 48 zugeleiteten kombinierten Messsignals von der Frequenz fg hin-
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: Wicklung 46.Der Verstärker 44 muss so gebaut sein, dass er einen Ausgang mit der Frequenz f besitzt, der proportional dem Ausgang mit. derFrequenz f .
Insbesondere muss der Proportionalitätsfaktor K der Formel (2)
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welches etwa das gleiche ist wie das nach dem üblichen Verfahren gemessene Potential, und so propor tional dem spezifischen Widerstand der Erdformation in einer vorbestimmten Bahn, obwohl der Strom weder von der Frequenz f 1 noch der Frequenz f auf diese Bahn beschränkt ist.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 48 kann auf einen linearen Gleichrichter 56, gewünschtenfalls über ein nur die Frequenz f durchlassendes Filter geleitet werden. Die gleichgerichtete Spannung kann mittels isolierter Léiterkabel 57 und 58 an die Erdoberfläche zu einem registrierenden Galvanometer 59 hoher Impedanz geleitet werden, das vorzugsweise den spezifischen Widerstand R als Funktion der Tiefe der Elektrodenreihe in dem Bohrloch aufzeichnet. Der Gleichrichter 56 wird vorzugsweise durch Zuleitung eines Bezugspotentials mit der Frequenz f über einen Leiter 61 von dem Generator 41 aus phasenempfindlich gemacht.
Falls erwünscht, können zugleich mit der Messung von R ein oder mehrere Widerstandsmessungen von kürzeren Messtiefen, wie z. B. in der deutschen Patentschrift Nr. 843081 gcoffenbart, durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann ein Leiter 62 die Elektrode M 1 mit einem Filter 63 verbinden, welches nur Strom von der Frequenz f1 durchlässt. Potentialdifferenzen von der Frequenz f 1 zwischen der Elek trode ivi, und der Erde werden auf einen an den Ausgang des Filters 63 angeschlossenen Gleichrichter 64 geleitet. Das gleichgerichtete Messsignal kann zu der Erdoberfläche über isolierte Leiter 65 und 66 gesandt werden, wo die Widerstandswerte von einem Galvanometer 67 hoher Impedanz registriert werden können.
Die gesamte für den Betrieb der Elektronengeräte in dem Gehäuse 39 benötigte elektrische Energie kann z. B. von einem an der Erdoberfläche befindlichen Wechselstromgenerator 68 mittels isolierter Leiter 69 und 71 einem Kraftverteiler 72 üblicher Art zugeleitet werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform arbeitet auf der Grundlage der Frequenztrennung. Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung auch bei Zeittrennungsverfahren anwendbar, wofür das im Zusammenhang mit Fig. 2 gezeigte Rechengerät leicht anpassbar ist. In Fig. 3 kann die Elektrodenreihe z. B. dieselbe sein wie in Fig. l. Diese Ausführungsform wird in Verbindung mit einer bestimmten Elektrodenreihe beschrieben, sie kann jedoch auch gegebenenfalls mit einer andern fachüblichen Elektrodenreihe zusammenwirken.
In Fig. 3 steuert ein von einem Antrieb 74 in Gestalt eines Elektromotors betätigter umlaufender Schalter 73 die betriebsmässige Arbeitsfolge des Widerstand-Rechengerätes, um vier bestimmte Potentiale zu erzeugen und zu ermitteln, die zu einem einzigen resultierenden Messsignal der gewünschten Widerstandsmessung vereinigt werden. Der Schalter 73 setzt sich aus einer Mehrzahl von leitenden Kontaktscheiben 75 - 81 zusammen, die in ständiger oder intermittierender Gleitberührung mit wischerartigen federnden Kontaktarmen, wie z. B. ein Kontaktarm 82, stehen. Die Kontaktscheiben sind isoliert auf einer gemeinsamen Welle befestigt, welche sie gleichzeitig in Umlauf versetzt.
Die Kontaktscheiben 75 und 76 liefern von einer Gleichstromquelle 83 zwischen der Elektrode Ao und der geerdeten Elektrode B Strom von abwechselnder Polarität während abwechselnder Viertelperioden des Schalters 73. Während der dazwischenliegenden Viertelperioden leiten die Kontaktscheiben 77 und 78 von einer Gleichstromquelle 84 aus Strom abwechselnder Polarität zwischen dieElektrodenA\ A und dem Erdpotential.
DieLeiter 25 und 32 von den Elektroden M1, M2 und M'1, M'2 sind mit einem Isoliertiansformator 85 verbunden, dessen Sekundärwicklung vor dem Eingang eines Verstärkers mit veränderlichem Verstärkungsgrad 86, ähnlich'dem Verstärker 44 in Fig. 2, liegt.
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geleitet und die verstärkte Messanzeige wird einer Primärwicklung 87 eines Transformators 88 zugeführt. Der Transformator 88 entspricnt dem Transformator 47 in Fig. 2 und besitzt eine weitere Primärwicklung 89, über welche gleiche Potentiale ei und e2 während abwechselnder Viertelperioden zugeleitet werden.
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:- Ge unverändert aufrecht zu erhalten, we : 1n ei an den Verstärker 86 angelegt wird.
Die Kontaktscheiben 80 und 81 leiten ein gleichgerichtetes Signal auf ein Anzeigegerät 94 nurwäh- rend der geraden Viertelperioden. Somit kann ein direktes Potential proportional der vorerwähnten Gleichung (1) fortlaufend von dem Messgerät 94 als Funktion der Tiefe der Elektrodenreihe in dem Bohrloch registriert werden.
Für den Fachmann wird es leicht erkennbar sein, dass die vorliegende Erfindung zur Erzielung einer Mehrzahl von Widerstandsmessungen benutzt werden kann, von denen jede einen verschiedenen wirksamen Strompfad vorbestimmter Form darstellt, wenn beispielsweise die zentrale Hauptelektrode mit zwei Strömen verschiedener Charakteristiken speisbar angeordnet ist und Stromtückleitstellen aufweist, so dass der Strom die FormaEionen auf Strömpfaden verschiedener Ausdehnungen durchfliesst. Hiedurch werden während der gleichen Messung Anzeigen der Widerstände der Formationen entsprechend zweier verschieden grossen Tiefen erhalten. Auch kann eine Mehrzahl trennbarer Frequenzen verwendet werden, u.zw. je zwei für jede Messung des spezifischen Widerstandes längs einer gegebenen vorbestimmten Bahn.
Alternativ kann auch Zeittrennung verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt ; u. zw. zeigt diese ein Schaltschema entspre- chend einer Abwandlung der Erfindung zur Erzielung einer Mehrzahl von Widerstandsanzeigen, von denen jede den spezifischen Widerstand längs verschiedener Bahnen durch die Formationen wiedergibt. Eine
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M,geleitet. Ein Strom von der Frequenz f2 wird von einem Oszillator 97 zwischen die Elektroden Ag und Ag, sowie A4 und AG geleitet.
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Etrode Mg und'einem Punkt 98 mit Erdpotential entsprechen, werden an eine Primärwicklung 99 eines Transformators 101 gelegt. Signale, welche den Potentialen zwischen den Elektroden M1, M2 und dem
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Verstärkungs-Transformators 101 geleitet, welche in algebraischer Addition zu der Wicklung 99 wirksam ist.
Der Ausgang des Transformators 101 ist mit einem Verstärker 103a mit festem Verstärkungsgrad verbunden. Der Verstärker 103a wirkt über ein Filter 104, das die Frequenz fl unterdrückt, einen weiteren Verstärker 105 und einen Gleichrichter 106, um die Verstärkung des Verstärkers 102 mit veränderlichem Verstärkungsgrad in gleicher Weise zu steuern, wie der Verstärker 44 in der Einrichtung nach Fig. 2 gesteuert wird.
Dementsprechend wird die Verstärkung G des Verstärkers 102 gleich dem Verhältnis E2:E'2 gehalten.
Ein Gleichrichter 107 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 103 verbunden und leitet ein Signal zu einem registrierenden Galvanometer 108, das-einem spezifischen Widerstand R'entspricht. dessen Bedeutung die gleiche ist, wie bei den Messungen nach den vorerwähnten fachüblichen Verfahren.
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drückt, ein Verstärker 116 und ein Gleichrichter 117 koppeln den Ausgang des Verstärkers 114 mit dem Steuerkreis für den Verstärkungsgrad des Verstärkers 112. Die Verstärkung des Verstärkers 112 wird dem-
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zufolge selbsttätig in der vorher erörterten Weise gesteuert mit dem Ergebnis, dass die am Ausgang des Verstärkers 114 auftretende Messanzeige proportional dem spezifischen Widerstand R"ist.
Dieses Signal kann mittels eines Gleichrichters 118 gleichgerichtet und von einem Galvanometer 119 hoher Impedanz angezeigt werden.
Wenn weder die Frequenz f1 noch die Frequenz f2 Null ist, kann zugleich eine Messung des spontanen Potentials zwischen der Elektrode Mo und dem Erdpotential mittels eines registrierenden Galvanometers 121 hoher Impedanz erhalten werden, welches von den Wechselströmen durch eine Drosselspule 122 getrennt ist.
In Fig. 5 ist ein Rechengerät 37 elektromechanischer Bauart dargestellt, welches in der Messvorrichtung nach Fig. l verwendet werden kann. Das Rechengerät 37 kann nach folgenden Giundsätzen aufgebaut sein. Die an den Widerständen 28,29, 35 und 36 auftretenden Potentiale eeei und e können durch Gleichrichter 123,124, 125 und 126 in Gleichspannungen umgesetzt werden. Dem Rechengerät 37 wird das gleichgerichtete Ausgangssignal von dem Gleichrichter 125 über einen Spannungsteiler 127 mit dem Ergebnis zugeleitet, dass ein e'i proportionales Potential zwischen dem beweglichen Kontakt 128 und Erde auftritt.
Das Ausgangssignal aus dem Gleichrichter 126 wird einem Spannungsteiler 129 mit einem beweglichen Kontakt 131 zugeleitet, der mechanisch mittels einer Welle 132 gesteuert wird, die ihrerseits von einem Servomotor 134 über ein Vorgelege 133 angetrieben wird. Der Kontakt 131 ist elektrisch mit dem Eingang eines Servo-Steuenerstärkers 135 verbunden, an welchen auch der Kontakt 128 des Spannungsteilers 127 angeschlossen ist.
Das Potential an dem Kontaktarm 131 ist gleich Bei, wobei"B"den veränderlichen Bruchteil des Gesamtwideistandes des Spannungsteilers 129 zwischen dem Arm 131 und Erde darstellt. Die algebraische Summe derbeiden an dem Servo-Kontrollverstärker 135 angelegten Potentiale ist proportional ei-Bex, wobei zu beachten ist, dass e'2 negativ ist. Eine dieser Grösse entsprechende Spannung dient Åals ein Fehlanzeigesignal, um die Drehrichtung und-geschwindigkeit des Servomotors 134 zu überwachen.
Wenn das Fehlanzeigesignal gleich Null wird, hat die Welle 132 den Kontaktarm 131 in eine Lage bewegt, in wel-
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139 dem Ausgang des Gleichrichters 123 zugefügt, so dass über einen Widerstand 141 eine Spannung auftritt, welche proportional R entsprechend den oben erläuterten Formeln (1) und (2) ist. Diese Spannung wird von dem Anzeigegerät 38 angezeigt.
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gungen übersteigen ; es wird jedoch niemals grösser als ein gegebener Faktor, z. B. 10, sein. Um dieser Bedingung zu genügen, kann der Kontakt 128 auf dem Spannungsteiler 127 so angeordnet sein, dass das Potential el durch einen Faktor 10 vermindert und der Eingang zu dem Verstärker 138 um diesen selben Faktor durch entsprechende Einstellung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 138 verstärkt wird.
Selbstverständlich kann das Rechengerät zum Kombinieren der in dem Bohrloch gemessenen Potentiale von beliebiger anderer Bauart sein, wie sie bei gleichartigen Rechengeräten üblich ist. Auch können die Formeln (1) und (2) mathematisch umgewandelt werden, so dass sich ihr Aussehen ändert, ohne dass ihre Gleichwertigkeit dadurch berührt wird. Die dargestellten Einrichtungen zeigen nur Ausführungbeispiele, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist.
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