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Verfahren und Einrichtung zum Nachweis von mit einem
Bohrloch durchteuften geologischen Schichtenreihen
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entgegengesetzte Phasenlage besitzender Hilfsstrom geleitet wird und in dem durch die Wirkung des mit dem zwischen das Rohr und den unendlich fernen Erdungspunkt geleiteten Strom erregten, ausserhalb des Rohres entstandenen Stromfeldes im Inneren des Rohres entstandenen und durch den Hilfsstrom teilweise kompensierten Potentialfeld das Potential wenigstens eines Punktes zu einem Bezugspotential, nament- lich zu dem durch das Futterrohr oder das Bohrgestänge als einen unendlich leitenden Zylinder gebilde- ten Äquipotentialfläche bezogen, während der Zeitdauer des Flusses des zwischen Rohr und Erdungs- punkt geleiteten Stromes, oder in den Perioden seiner Unterbrechungen,
punktweise oder in der Funktion der Teufe fortlaufend gemessen wird.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein von der durch das gebohrte Loch durchteuften Schichtenreihe erregtes Potentialspiegelprofil verfertigt, z. B. in solcher Weise, dass zwischen dem leitenden Rohr und einem unendlich fernen Punkt ein pulsierender Gleichstrom geschaltet wird und im Inneren des leitenden Rohres die Potentialdifferenz zwischen der in die Lochflüssigkeit tauchenden ver- rückbarenMesselektrode und dem leitenden Rohr in den Unterbrechungsperiodendes Erregerstromes, punkt- weise oder in der Funktion der Teufe fortlaufend profiliert, gemessen wird.
Ähnlich kann man ein Profil bei einer mit einem Strom von entgegengesetzter Polarität herbeigeführten Erregung, auch ohne Anwendung eines Erregerstromes verfertigen. Im Falle der Anwendung zweier pulsierender Gleichströme entgegengesetzter Polarität werden die zwischen der im Innern des leitenden Rohres befindlichen Messelektrode und dem leitenden Rohr entstehenden verschiedenen Potentialdifferenzen mit nacheinander durchgeführten Messungen gemessen und registriert. Jedes der so gewonnenen Profile liefert für sich ein qualitatives Bild der durchteuften Schichtenreihe, ihre Vergleichung aber-im Wege der in Erscheinung tretenden verschiedenen Erregungspotentiale - bietet eine Möglichkeit zur Unterscheidung von Tonschichten, Sandschichten und kohlenhaltigen Schichten.
Die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Einrichtung und deren Messanordnung ist skizzenartig in den Zeichnungen dargestellt.
Die Fig. l und 2 der Zeichnungen zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Einrichtung.
In der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens fertigt man ein Widerstandsspiegelprofil derart an, dass man zwischen das leitende Futterrohr C (Fig. 1) und den unendlich fernen Punkt F einen Wechselstrom Jf führt und im Inneren des Futterrohres C die Potentialdifferenz zwischen der in die Lochflüssigkeit tauchenden, verrückbaren Messelektrode oder dem kurzgeschlossenenMesselektrodenpaar M und dem Futterrohr misst.
Zur Einschränkung der Shuntwirkung der im Rohr befindlichen leitenden Flüssigkeitssäule und zwecks Vergrösserung der Messselektivität leitet man zwischen das unterhalb und oberhalb des Messelektrodenpaares M symmetrisch angeordnete, untereinander kurzgeschlossene Elektroden-
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die Potentialdifferenz zwischen der Messelektrode und dem Futterrohr fortlaufend gemessen und registriert.
In Fig. l bezeichnet UR ein Galvanometer, E einen Verstärker, G g einen Hilfsstromgenerator. Der Generator G führt zwischen das leitende Futterrohr C und den fernen Erdungspunkt F einen Niederfrequenzwechselstrom von konstanter Intensität. Der Hilfsstromgenerator Gs führt zwischen das abschirmende Elektrodenpaar S und das Futterrohr einen mit dem Hauptstrom identische Frequenz und
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Zur weiteren Erhöhung der Selektivität des Messverfahrens kann die der Fig. l gemässe Anordnung so modifiziert werden, dass im Symmetriepunkt des kurzgeschlossenen Messelektrodenpaares M eine weitere hilfsstromeinführende Elektrode S'angeordnet wird (Fig. 2), durch welche ein Hilfsstrom Jg von konstanter Intensität eingeführt wird, zwischen den kurzgeschlossenen Elektrodenpaaren S und M ein weiteres kurzgeschlossenes Messelektrodenpaar M ' angeordnet und die Intensität des Hilfsstromes Jg mit dem zwischen den Elektroden M, M'entstehenden Differenzpotential, durch dessen Verstärkung im Hilfsgenerator Gs, unter negativer Rückkopplung so geregelt wird, dass der Wert dieses Potentials dem Nullwert möglichst nahekommt.
Die geschilderten Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens und der Einrichtung sichern auf Grund von qualitativ gut schätzbarem Profilmaterial mit verhältnismässig einfachen technischen Mitteln verlässlich den Nachweis der mit verrohrten Bohrlöchern durchteuften Schichtenreihen, die Bestimmung der Schichtengrenzen und die Identifizierung der Schichten.
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Procedure and device for the verification of with a
Boreholes intersected geological strata
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Auxiliary current having opposite phase position is passed and in the potential field created outside the pipe and partially compensated by the auxiliary current, the potential of at least one point is added to the potential field inside the pipe, created by the action of the current excited between the pipe and the infinitely distant earthing point a reference potential, namely related to the equipotential surface formed by the casing or the drill pipe as an infinitely conductive cylinder, during the duration of the flow of the current conducted between the pipe and the earthing point, or in the periods of its interruptions,
is measured point by point or continuously as a function of depth.
With the method according to the invention a potential mirror profile excited by the row of layers penetrated by the drilled hole is produced, e.g. B. in such a way that a pulsating direct current is switched between the conductive pipe and an infinitely distant point and, inside the conductive pipe, the potential difference between the movable measuring electrode immersed in the hole liquid and the conductive pipe in the interruption periods of the excitation current, point by point or continuously profiled and measured as a function of depth.
Similarly, one can produce a profile in the case of an excitation brought about with a current of opposite polarity, even without the application of an excitation current. If two pulsating direct currents of opposite polarity are used, the various potential differences that arise between the measuring electrode located inside the conductive tube and the conductive tube are measured and recorded with successive measurements. Each of the profiles obtained in this way provides a qualitative picture of the series of layers penetrated, but comparing them - by means of the different excitation potentials appearing - offers the possibility of differentiating between clay layers, sand layers and carbonaceous layers.
The device used to carry out the method according to the invention and its measuring arrangement are shown in sketch form in the drawings.
FIGS. 1 and 2 of the drawings show two different embodiments of the device.
In the application of the method according to the invention, a resistance mirror profile is produced in such a way that an alternating current Jf is conducted between the conductive casing C (FIG. 1) and the infinitely distant point F and, inside the casing C, the potential difference between the displaceable measuring electrode or the short-circuited measuring electrode pair M and the casing pipe.
To limit the shunt effect of the conductive liquid column in the pipe and to increase the measurement selectivity, one leads between the symmetrically arranged and short-circuited electrodes below and above the pair of measuring electrodes M
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the potential difference between the measuring electrode and the casing pipe is continuously measured and recorded.
In FIG. 1, UR denotes a galvanometer, E an amplifier, G g an auxiliary current generator. The generator G applies a low frequency alternating current of constant intensity between the conductive casing C and the remote ground point F. The auxiliary power generator Gs leads between the shielding pair of electrodes S and the casing tube at a frequency that is identical to the main power
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To further increase the selectivity of the measuring method, the arrangement according to FIG. 1 can be modified in such a way that a further auxiliary current-introducing electrode S 'is arranged at the symmetry point of the short-circuited measuring electrode pair M (FIG. 2), through which an auxiliary current Jg of constant intensity is introduced , between the short-circuited electrode pairs S and M a further short-circuited measuring electrode pair M 'is arranged and the intensity of the auxiliary current Jg with the differential potential arising between the electrodes M, M', through its amplification in the auxiliary generator Gs, is controlled with negative feedback so that the value this potential comes as close as possible to the zero value.
The described details of the method according to the invention and the device ensure reliable detection of the strata rows drilled with cased boreholes, the determination of the stratum boundaries and the identification of the strata due to the qualitatively easily estimable profile material with relatively simple technical means.