DE2827229A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von bohrloechern - Google Patents

Description

Societe de Prospection Electrique Schlumberger, Paris/Frankreich

"Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Bohrlöchern"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von Bohrlöchern und insbesondere zum Messen der seitlichen Neigung und/oder des Homogenitätsgrades von unterirdischen Formationen, die von dem Bohrloch durchsetzt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Gefälles von Erdschichten, die von dem Bohrloch durchsetzt werden. Die Erfindung ist auch auf die Bestimmung der Formationsstruktur und von lokalen Anomalien anwendbar, auf die man bei Bohrungen treffen kann, beispielsweise Brüche.

Es ist bekannt, daß die Erdrinde aus aufeinanderfolgenden Schichten gebildet wird, die allgemein keine konstante Dicke aufweisen und ein bestimmtes Gefälle besitzen, d.h. eine Neigung in bezug auf die Horizontalebene. Diese Neigung kann durch den Winkel definiert werden, der durch die Gerade der größten Neigung der betrachteten Erdschicht mit einer Horizontalebene gebildet wird. Das Gefälle von Schichten, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, bilden eine äußerst wichtige Information bei der Suche nach Erdöl. Eine derartige Information ist wichtig, um sich die Chancen ausrechnen zu können, in dem Bohrloch Erdöl zu finden, um die Art der benachbarten geologischen Strukturen festzustellen und die Orte für neue Bohrungen zu wählen. Die Bestimmung des Gefälles wird durch Diagraphie des gleichzeitig längs vier Mantellinien des

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Bohrlochs aufgezeichneten spezifischen Widerstandes vorgenommen, wobei Meßelektroden verwendet werden,die auf vier Gleitschuhen einer Sonde angeordnet sind, die sich gegen die Wandung des Bohrlochs an zwei senkrecht aufeinanderstellenden Durchmesserenden hiervon anlegen. Wenn die Sonde in dem Bohrloch verschoben wird, empfängt man in Form von elektrischen Signalen vier Diagraphien, die die Positionen der Trennebenen der Schichten anzeigen. Die relativen Verschiebungen, denen diese Diagraphien unterworfen werden müssen, um sie in Nebeneinanderstellung zu bringen, ermöchlichen die Bestimmung des Gefälles in bezug auf die Diagraphiesonde. Zu diesem Zweck bestimmt man dieEntsprechung zwischen diesen vier Kurven, d.h. man wendet eine klassische Korrelationsmethode an oder sucht die Formen, die auf jeder Kurve zum gleichen geologischen Phänomen geführt haben, durch ein Verfahren zum Erkennen von Formen. Genauer handelt es sich um das Bestimmen von Korrelationen zwischen mehreren aufgenommenen Kurven, die in irgendeiner Weise Bilder einer gleichen Kurve sind. Unglücklicherweise sind diese Kurve, die identisch sein sollten, im allgemeinen verschieden, wozu es verschiedene Gründe gibt. So können die Gleitschuhe, die die Meßelektroden tragen, mit der Bohrlochwandung nicht in gleicher Weise in Kontakt stehen, da die Wandung nicht gleichmäßig glatt ist, sondern Unebenheiten, Vorsprünge und Hohlräume aufweist. Ferner ist die Reibung der Gleitschuhe an den Bohrlochwandungen längs des Bohrlochs nicht gleichmäßig. Es ergeben sich daher Änderungen der Geschwindigkeit dersich in dem Bohrloch bewegenden Sonde, wobei sich eine Oszillationsbewegung der Sonde (Yo-'Sb-Bewegung) einer Verschiebungsbewegung derSonde mit konstanter Geschwindigkeit in dem Bohrloch überlagert. Die aufgenommenen Kurven sind daher an bestimmten Stellen zusammengedrückt und an anderen auseinandergezogen· Die

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Reibung der Gleitschuhe an den Wandungen des Bohrlochs ist die Ursache für Rauscheffekte, die sich den aufgenommenen Signalen überlagern. Wenn die Geologie sehr gestört ist, was bei nicht .homogenen Schichten der Fall ist, besitzen die mit Hilfe der verschiedenen Gleitschuhe aufgenommenen Kurven eine starke Neigung, unterschiedlich zu sein. Dies kann z.B. durch eine Schicht erzeugt werden, die zahlreiche Kiesel enthält. Aus allen diesen Gründen offenbart sich manchmal die Korrelation der vier Kurven untereinander, die mit Hilfe von vier Elektroden von vier Gleitschuhen erhalten werden, als sehr schwierig, un d die Bestimmung der Neigung, die daraus resultieren könnte, ist zweifelhaft.

Um die Konfiguration und die Struktur der Erdschichten, die von dem Bohrloch durchsetzt werden, besser kennenzulernen, ist es zweckmäßig, diese besser zu charakterisieren. Hierzu mißt man entsprechend der Erfindung wenigstens eine geologische Eigenschaft der Formationen, die seitliche Neigung und/oder den Homogenitätsgrad der Erdschichten. Die seitliche Neigung, um die es sich hier handelt,wird mit Hilfe eines einzigen Gleitschuhs erhalten. Diese seitliche Neigung der Formation wird im Schnitt in einer Ebene gesehen, die durch die beiden Meßelektroden des betrachteten Gleitschuhs und parallel zur Achse des Bohrlochs verläuft (die Elektroden sind nachfolgend definiert). Diese seitliche Neigung und der Homogenitätsgrad können lokale oder punktuelle Eigenschaften der betrachteten Formation oder Mittelwerte sein, die einen Formationsbereich mit vorbestimmter Dicke charakterisieren.

Diese neuen Charakteristiken erlauben es, das Gefälle von Erdschichten nach einem neuen Verfahren entsprechend

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der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.

Es ist bereits eine Einrichtung zum Messen des Gefälles in der US-PS 3 521 154 beschrieben, bei der wenigstens zwei Elektroden pro Gleitschuh vorhanden sind. Hierbei soll das Verhältnis vom Signal zum Rauschen der Kurve bezüglich des spezifischen Widerstandes verbessert werden, die von jedem Gleitschuh geliefert wird. Hierzu werden die beiden mit den beiden Elektroden desselben Gleitschuhs aufgenommenen Widerstandskurven untereinander Punkt für Punkt multipliziert. Man erhält auf diese Weise pro Gleitschuh eine Widerstandskurve, bei der das Verhältnis vom Signal zum Rauschen aufgrund der Tatsache verbessert ist, daß das Signal im Prinzip an der gleichen Stelle auf den beiden Kurven sich wiffilerholt, während das Rauschen in unregelmäßiger Weise erzeugt wird. Statistisch wird das verwendbare Signal in bezug zum Rauschen verstärkt, das sich verringert. Einerseits werden die beiden mit dem gleichen Gleitschuh aufgenommenen Kurven kombiniert, um eine verbesserte Kurve zu erhalten, die von der gleichen Art wie die beiden kombinierten Kurven ist, andererseits ist die Aufgabe gemäß dieser amerikanischen Patentschrift unterschiedlich zu derjenigen der Erfindung. Dort werden keine neuen geologischen Eigenschaften bestimmt und ferner keine neuen Methoden zur Bestimmung des Gefälles beschrieben.

Ferner wird in der FR-PS 2 185 165 ein Verfahren zum automatischen Bestimmen von Korrelationen zwischen den vier Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes beschrieben, die mit vier Gleitschuhen eines Gefällemessers erhalten werden, so daß ein verbesserter Wert für das Gefälle unterirdischer Schichten erzeugt wird. Dieses sehr ausgearbeitete Verfahren betrifft jedoch nur die Verwendung von Informationen,

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die mit einer an sich bekannten Sonde erhalten werden.

Wenn eine Anomalie in einer unterirdischen Schicht vorhanden ist, etwa ein Fehler, wie ein Bruch, so überträgt sich dies durch Änderung des spezifischen Widerstandes in den aufgenommenen Kurven unter der Bedingung, daß die Genauigkeit der Messungen ausreichend ist. Es ist daher vorteilhaft, die Meßgenau!gkeit für das Gefälle zu steigern, um lokale Ano m alien entdecken zu können.

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, die entsprechend besser gegenüber den bekannten bezüglich der praktischen Anforderungen sind, insbesondere, weil sie es ermöglichen, mit größerer Genauigkeit die Geologie der Erds chichten, die von dem Bohrloch durchsetzt werden, kennenzulernen, und zwar insbesondere ihren Homogenitätsgrad, ihre seitliche Neigung, die Anwesenheit von Brüchen, wobei sie es ermöglichen, ihr Gefälle unter Bedingungen zu bestimmen, bei denen eine derartige Bestimmung mit bekannten Sonden unmöglich war. Des weiteren sind die erhaltenen Gefällemessungen genauer, da die Erfindung eine sehr genaue Analyse der unterirdischen Schichten ermöglicht. Sie ermöglicht ferner eine sichere und daher bessere Korrelation zwischen verschiedenen Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes.

Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Untersuchung von unterirdischen Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, zu schaffen, mit dem eine erste Messung einer Größe, die bezüglich des elektrischen spezifischen Widerstandes repräsentativ ist, dieser Formationen in einem ersten Punkt der Bohrlochwandung in einer bestimmten Tiefe mit Hilfe einer Elektrode vorgenommen

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wird, die auf einem Gleitschuh befestigt ist, der gegen die Bohrlochwandung angelegt werden kann, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine zweite Messung dieser Größe in einem zweiten Punkt der Bohrlochwandung in dieser vorbestimmten Tiefe mit Hilfe einer zweiten Meßelektrode vornimmt, die an dem Gleitschuh befestigt ist, wobei die beiden Meßpunkte in der gleichen Ebene liegen, die senkrecht zur Längsachse der Sonde verläuft, und die voneinander durch einen Abstand getrennt sind, der klein im Vergleich zum kleinsten Radius des Bohrlochs ist, und daß die ersten und zweiten Messungen über ein Intervall vorbestimmter Tiefe wiederholt werden, um in diesem Intervall wenigstens zwei Reihen von Meßsignalen zu erhalten, die untereinander korreliert werden, um die seitliche Neigung und/oder den Homogenitätsgrad dieser Formationen zu bestimmen, wobei die seitliche Neigung in einer Ebene parallel zur Längsachse des Bohrlochs und durch die beiden Meßpunkte verlaufend definiert ist.

Diese geologische Eigenschaft kann für einen Mittelwert oder einen punktuellen oder lokalen Wert repräsentativ sein» Entsprechend der Erfindung ist diese Eigenschaft der Homogenitätsgrad oder die seitliche Neigung der Erdschichten, die von dem Bohrloch durchsetzt werden. Diese beiden Werte, die auch gleichzeitig erhalten werden können, sind die Ergebnisse von Korrelationen, die zwischen den beiden Reihen von Signalen vorgenommen werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen des Gefälles von Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, gemäß dem die Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes als Funktion der Tiefe längs mehrerer Mantellinien des Bohrlochs derart gemessen werden, daß mehrere Kurven in Form von Meßsignalen erhalten werden, die

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diese Änderungen darstellen, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß man längs jeder dieser Mantellinien die seitliche Neigung der Formationen entsprechend dem vorstehenden Verfahren mißt und jeder dieser Kurven eine Messung dieser seitlichen Neigung zuordnet.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird das Gefälle erhalten, indem zunächst eine mittlere Gefälleebene parallel zu wenigstens zwei mittleren seitlichen Neigungen für einen betrachteten Erdabschnitt gesucht wird und dann die klassischen Korrelationen zwischen den Kurven für den spezifischen Widerstand Gleitschuh für Gleitschuh vorgenommen werden, indem nur die Gefällewerte als gültig betrachtet werden, die beinahe mit der mittleren Gefälleebene übereinstimmen.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird das Gefälle erhalten, indem die Ebenen gesucht werden, die zwei korrelierte Punkte enthalten, die in zwei mit verschiedenen Gleitschuhen aufgenommenen Kurven erscheinen, sowie die punktuellen seitlichen Neigungen der Schicht an den beiden korrelierten Punkten.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Diagraphie-Sonde zum Messen der seitlichen Neigung und/oder des Homogenitätsgrades von Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen langgestreckten Sondenkörper aufweist, der in dem Bohrloch beweglich ist, wobei die Längsachse dieses Körpers genau parallel zur Achse des Bohrlochs gehalten wird, wobei wenigstens ein Gleitschuh vorgesehen ist, der mit dem Sondenkörper fest verbunden ist und in Kontakt mit der Bohrlochwandung verschiebbar ist, mit wenigstens zwei an seiner Oberfläche befestigten Meßorganen in Kontakt mit der Bohrlochwandung und in einer Ebene angeordnet, die im we-

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wesentlichen saikrecht zur Längsachse des Sondenkörpers verläuft und wobei Mittel zum Messen der Tiefe der Sonde in dem Bohrloch vorgesehen sind.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Sonde zur Gefällemessung, die in einem Bohrloch beweglich ist und einen langgestreckten Sondenkörper aufweist, dessen Längsachse im wesentlichen parallel zur Achse des Bohrlochs gehalten wird, mit mehreren Gleitschuhen, die an dem Sondenkörper befestigt sind und sich im Kontakt mit der Bohrlochwandung verschieben können und mit Mitteln zum Messen der Tiefe der Sonde in dem Bohrloch, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die sie wenigstens zwei Gleitschuhe aufweist, die nicht diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jeder der Gleitschuhe wenigstens zwei Meßelektroden mit kleinen Abmessungen aufweist, die auf der Oberfläche des Gleitschuhs in Kontakt mit der Bohrlochwandung befestigt und in der gleichen Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Sondenkörpers angeordnet sind, wobei die Meßelektroden desselben Gleitschuhs die Aufnahme von zwei Reihen von Meßsignalen zum Bestimmen wenigstens eines Wertes der seitlichen Neigung derFormationen,durch den betrachteten Gleitschuh gesehen, ermöglichen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Untersuchung von unterirdischen Formationen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine erfindungsgemäße Sonde und Mittel zum Bestimmen der seitlichen Neigung aus den von den Meßelektroden der Sonde stammenden Signalen aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch vereinfacht eine Vorrichtung zur Untersuchung von Erdformationen und ins-

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besondere zur Bestimmung des Gefälles von unterirdischen Schichten, die von einem Bohrloch durchsetzt werden,

Fig. 2A, 2B und 2C zeigen eine Ausführungsform für Gleitschuhe einer erfindungsgemäßen Sonde,

Fig. 3 zeigt vereinfacht schematisch einen elektrischen Schaltkreis für eine erfindungsgemäße Sonde,

Fig. 4 illustriert eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 zeigt schematisch die Mittel zur Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens, das in Fig. 4 illustriert ist,

Fig. 6 zeigt schematisch die Mittel zur Durchführung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens _f

Fig. 7 und 8 illustrieren das Verfahren zum Bestimmen

des Gefälles von Erdschichten entsprechend der Erfindung.

Eine der grundsätzlichen Ideen der Erfindung besteht darin, wenigstens zwei Reihen von Signalen zu erzeugen, die durch Messung einer physikalischen Eigenschaft von unterirdischen Funktionen als Funktion der Tiefe des Bohrlochs erhalten werden, wobei die beiden Reihen gleichzeitig bei soweit als möglich identischen experimentellen Bedingungen erhalten werden. Die gemessene physikalische Eigenschaft ist vorteilhafterweise der elektrische spezifische Widerstand

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von Formationen, gemessen mit Hilfe von Elektroden, jedoch können auch andere Messungen ins Auge gefaßt werden, etwa magnetische oder akustische Messungen, die mit entsprechenden Spulen oder akustischen Transduktoren ausgeführt werden. Im folgenden werden die Meßorgane als "Elektroden" bezeichnet. Um praktisch identische experimentelle Meßbedingungen zu erhalten, werden die beiden Reihen von Signalen mit Hilfe von zwei identischen Meßelektroden aufgenommen, die Seite an Seite auf demselben Gleitschuh der Diagraphie-Sonde angeordnet sind. Die beiden Elektroden sind vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Achse der Sonde angeordnet, um Ungenauigkeiten aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen der Sonde zu reduzieren. Der Abstand zwischen den beiden Elektroden ist klein im Vergleich zu den horizontalen Abmessungen des Bohrlochs und insbesondere klein im Vergleich zum kleinsten Radius des Bohrlochs. Dieser Abstand ist entsprechend dem gewünschten Genauigkeitsgrad für die Analyse der Formationen variabel. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den beiden Elektroden drei Zentimeter betragen.

Während die experimentellen Bedingungen im wesentlichen identisch sind, können die Unterschiede, die zwischen den beiden Signalreihen existieren, die in einer gleichen Tiefe erhalten werden, nur von den Formationen herrühren, die von den beiden Elektroden analysiert werden. Die Erfindung ermöglicht eine genaue Analyse einer gleichen Erdschicht. Der Vergleich der beiden Signalreihen, insbesondere durch ihre Korrelation, gibt eine Indikation für den Homogenitätsgrad dieser Schicht. Wenn beispielsweise die analysierte Schicht ein Konglomerat ist, d.h. Kieselsteine zusammen mit anderem Material, ist der Homogenitätsgrad dieser Schicht sehr gering. Dies führt dazu, daß die beiden Signalreihen, die von den beiden Elektroden desselben Gleitschuhs geliefert werden, nicht vergleichbar sind, da eine große Wahrscheinlichkeit

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dafür besteht, daß eine Elektrode einem Kiesel gegenüberliegt, während dies bei der anderen Elektrode nicht der Fall ist, und umgekehrt. Anders ausgedrückt, erlaubt die Korrelation der beiden Signalreihen untereinander nicht das Hervorheben von Vorfällen, die sich von einer der beiden Reihen zur anderen entsprechen. Wenn in gleicher Weise die durch die beiden Elektroden gleichzeitig analysierte Schicht sehr homogen ist, werden die beiden Signalreihen praktisch identisch und der gemessene Homogenitätsgrad erhöht sein. Dies überträgt sich auf das Korrelieren durch Hervorheben einer großen Anzahl von Ereignissen, die sich von einer der Signalreihen zur anderen entsprechen.

Ein klassischer Gefällemesser umfaßt wenigstens drei Gleitschuhe, im allgemeinen vier. Wenn zwei identische Elektroden auf jedem Gleitschuh entsprechend der Erfindung montiert sind, wobei die einen mit den anderen zum Erhalten des Homogenitätsgrades mit Hilfe der beiden Elektroden jedes Gleitschuhs verglichen werden, kann man feststellen, daß für ein vorbestimmtes Tiefenintervall die Kurven für den spezifischen Widerstand sehr unterschiedlich sind, was einer Heterogenität der Formation entspricht. Ein Gefällemesser entsprechend der Erfindung liefert eine sehr genaue Analyse der von dem Bohrloch durchsetzten Schichten und kann daher das Auftreten von Schichten mit sehr geringer Stärke, beispielsweise in der Größenordnung von Zentimetern,anzeigen.

Es ist auch möglich, daß eine gleiche Eigenschaft der Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes, die die Amplitudenänderungen der gemessenen Signale erhalten als Funktion der Tiefe darstellen, etwa ein Maximum oder ein Tal, sich in allen gegebenen Bereichen auf allen mit allen Gleitschuhen gehaltenen Kurven zeigen. Wenn sich das Phänomen zeigt, liegt eine wirkliche Besonderheit der Formation

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beispielsweise eine Tonschicht, vor.

Auch ist es möglch, daß eine gleiche Eigenschaft der Widerstandskurven (Maximum, Tal,...) durch die Korrelation von zwei mit Hilfe von zwei Elektroden desselben Gleitschuhs erhaltenen Kurven hervorgehoben sich nicht in sämtlichen Kurven der vier Gleitschuhe wiederfindet, sondern nur in den Kurven eines oder mehrerer Gleitschuhe. Hier liegt dann ein lokaler Fehler, beispielsweise ein Bruch, vor. In der Tat ist ein Bruch ein über einen oder gegebenenfalls mehrere Gleitschuhe korrelierbares Ereignis, jedoch allgemein über keinen der Gleitschuhe feststellbar.

Die beiden mit Hilfe von zwei Elektroden auf dem gleichen Gleitschuh erhaltenen Reihen von Signalen ermöglichen die Messung der seitlichen Neigung der Erdschichten, die durch die beiden Elektroden gesehen werden. Genauer gesagt, mißtman diese seitliche Neigung in der Ebene, die durch die beiden Elektroden und parallel zur Achse des Bohrlochs verläuft. Die seitliche Neigung einer Erdschicht folgt aus den beiden Widerstandskurven, die mit Hilfe der beiden Meßelektroden eines gleichen Gleitschuhs erhalten werden, die einerseits praktisch identisch und andererseits bezüglich der Tiefe verschoben sind. Die Verschiebung erlaubt die Messung der seitlichen Neigung. Des weiteren erlaubt es der Vergleich der Kurven von Gleitschuh durch Gleitschuh durch Korrelation, die Kurvenelemente hervorzuheben, die einander entsprechen, und auf dieseWeise das Gefälle der Schichten zu bestimmen.

Fig. 1 zeigt eine Sonde 1o, die in einem Bohrloch 12, das allgemein mit einem Bohrschlamm gefüllt ist, mit Hilfe eines elektrischen Kabels 14 verschiebbar ist, das mit einer oberirdischen Einrichtung 16 verbunden ist. Das Kabel 14 verläuft um eine Rolle 18, die auf der Vertikalen des Bohrlochs

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12 angeordnet ist, zu einer Trommel 2o. Mittel 22, etwa eine weiche Metallzunge, die mit der Welle der Trommel 2o in Reibschluß steht, ermöglicht es, das Kabel 14 elektrisch mit den oberirdisch angeordneten Instrumenten zu verbinden. Das wichtigste Teil ist ein Datenverarbeiter 24, der die von der Sonde 1o abgegebenen Meßwerte aufnehmen und ebenfalls Steuer- und Eichsignale zur Sonde senden kann. Der Datenverarbeiter 24 ist derart programmiert, daß er die diagraphischen Signale analysieren kann, um insbesondere Korrelationsoperationen derart vorzunehmen, daß insbesondere der Grad an Homogenität und die seitliche Neigung von Schichten, ebenso wie ihr Gefalle, geliefert werden. Der Datenverarbeiter 24 kann durch andere geeignete Mittel, insbesondere diejenigen, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind, ersetzt werden. Die Signale für die Tiefe der Sonde 1 ο in dem Bohrloch 12 können gegebenenfalls durch einen getrennten Schaltkreis 26 verarbeitet werden, der mit dem Datenverarbeiter 24 verbunden ist. Die oberirdische Einrichtung 16 kann beispielsweise eine solche entsprechend der FR-PS 2 188 o44 sein.

Die Sonde 1o trägt ein Zentrierorgan 28, das hauptsächlich aus mehreren, im allgemeinen vier, bebogenen Metallstreifen, die mit den Wänden des Bohrlochs ins Reibschluß stehen, und zwei Ringen 32 und 34 besteht, die mit den Enden der Metallblätter 3o verbunden sind, wobei wenigstens einer der Ringe 32, 34 bezüglich einer mittleren Hülse 36 von dieser geführt, verschiebbar ist. Das Zentrierorgan 28 ist an sich bekannt. Die Sonde 1o kann ferner an ihrem oberen Ende ein zweites Zentrierorgan aufweisen.

be Der Abschnitt 3 8 der Sonde 1o sitzt Gleitschuhe, von denen

nur zwei, nämlich die Gleitschuhe 4o und 42, die diametral gegenüberliegendbezüglich der Sonde 1o angeordnet sind, dargestellt sind. ^Di^e Sonde 1o kann vier identische Gleitschuhe

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besitzen, wobei die beiden nicht dargestellten Gleitschuhe um 9o° versetzt zu den Gleitschuhen 4o und 42 in der gleichen Horizontalebene senkrecht zur Achse der Sonde 1o angeordnet sind. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der FR-PS 1 549 531 beschrieben. Eine erfindungsgemäße Sonde kann aber auch nur zwei Gleitschuhe aufweisen, die nicht diametral gegenüberliegend sind und jeweils zwei Meßelektroden aufweisen. Die vier Kurven bezüglich des Widerstandes, die mit Hilfe dieser beiden Gleitschuhe erhalten werden, sind ausreichend, um das Gefälle der untersuchten Formation zu bestimmen. Jeder Gleitschuh besitzt wenigstens zwei Meßelektroden 44 für den Gleitschuh 4o und 46 für den Gleitschuh 42 (nur eine Elektrode pro Gleitschuh ist dargestellt). Alle Meßelektroden 44,46 sind vorzugsweise in der gleichen Ebene senkrecht zur Längsachse der Sonde 1o angeordnet. Jeder Gleitschuh ist mit der Sonde 1o durch Arme 48, 5o verbunden, die an festen Punkten 52 und 54 angelenkt sind. Die beiden Enden der Arme 48, 5o sind fest mit einer Metallstange 56 verbunden, die einerseits mit einem Kolben 58, der das hydraulische Öffnen und Schließen der Arme steuert, und andererseits mit einem Potentiometer 6o verbunden, überdas in jedem Augenblick der Abstand des Gleitschuhs von der Achse der Sonde 1o bekannt ist. Die Anordnung der schwenkbaren Arme ist derart, daß die EleMrode 44 verschoben werden kann, wobei sie immer in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse der Sonde bleibt. Eine Feder 62, die aus mehreren, geschichtetenMetallblättern besteht, ist fest am Körper der Sonde 1o und beweglich am Gleitschuh befestigt. Die Feder 62 drückt den Gleitschuh an die Wandung des Bohrlochs 12 mit einer im wesentlichen konstanten Kraft. Die vier Gleitschuhe und ihre zugeordneten Arme sind vorzugsweise voneinander unabhängig. Die vier Potentiometer 6o (ein einziges ist in Fig. 1 dargestellt), die den vier unabhängigen Gleitschuhen zugeordnet sind, ermöglichen es,

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in jedem Augenblick die Abmessungen des Bohrlochs in zwei zueinander senkrechten Richtungen und gleichzeitig die Position der Längsachse der Sonde 1o in Bezug auf die Achse des Bohrlochs festzustellen.

Der Abschnitt 64 enthält Motorpumpen, mit denen der Kolben 58 über nicht dargestellte hydraulische Verbindungen betätigbar ist.

Das Gefälle der Schichten, die von dem Bohrloch 12 durchsetzt werden, wird mit Hilfe von Meßelektroden bestimmt, die an den vier Gleitschuhen befestigt sind. Es kann daher in bezug auf die Ebene senkrecht zur Achse der Sonde 1o, die durch die Meßelektroden verläuft, bestimmt werden. Die Neigung und Orientierung dieser Ebene sind Variable, da die Sonde 1o nicht immer vollkommen mit der Achse des Bohrlochs 12 ausgerichtet und die Achse des Bohrlochs 12 selbst nicht vollkommen vertikal ist und seine Richtung mit der Tiefe ändern kann. Es ist daher notwendig, seine Position in bezug auf eine feststehende Marke als Funktion der Tiefe der Sonde in dem Bohrloch 12 zu bestimmen. Hierzu enthält der Abschnitt eine Boussole, die in einer horizontalen Ebene gehalten wird und den Azimut einer der Gleitschuhe angibt, der als Bezugsgleitschuh genommen wird, d.h. den Winkel, der zwischen der Senkrechten zur Ebene des Gleitschuhs mit dem magnetischen Nordpol gebildet wird. Der Abschnitt 66 enthält ferner eine Unwucht, die es ermöglicht, die Stellung des Bezugsgleitschuhs in bezug auf die Vertikale auszumachen, und ferner ein Pendel, das die Neigung der Längsachse der Sonde in bezug zur Vertikalen angibt. Diese Meßeinrichtungen des Abschnitts 66 sind an sich bekannt, so daß es sich erübrigt, diese im einzelnen zu beschreiben.

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Der Abschnitt 68 enthält die elektronische Ausrüstung, die die Versorgung der Meßelektroden, ebensowie wie eines Telemetriekreises ermöglicht, der die Meßsignale zu der oberirdischen Einrichtung 16 durch das Kabel 14 schickt. Der Abschnitt 68 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt.

Die Funktionsweise der Sonde 1o ist schematisch im linken Teil der Fig. 1 dargestellt. Ein im Abschnitt 6 8 untergebrachteter Stromerzeuger (in Fig. 1 nicht dargestellt) schickt einen elektrischen Strom in den Abschnitt 38 der Sonde 1o, in dem dann ein bestimmtes Potential vorhanden ist, und zur metallischen Hülle 69 des Abschnittes 68, die sich auf einem anderen, vorbestimmten Potentialwert befindet, d.h. an einer Klemme des Stromerzeuges ist die Hülle 69 des Abschnittes 68 und an seiner anderen Klemme der Abschnitt 38 angeschlossen.

Die beiden Abschnitte 38 und 68 sind elektrisch gägeneinander durcheine elektrisch isolierende Beschichtung 7o, wie die Abschnitt 64 und 66, bedeckt, sowie durch einen elektrisch isolierenden Teil 72 isoliert, der zwischen den Abschnitten 64 und 66 angeordnet ist. Zwischen dem Abschnitt 68 und dem Abschnitt 38 kann daher kein elektrischer Strom längs des Körpers der Sonde 1o fließen, er muß vielmehr durch die Formation verlaufen. Die Stromlinien in der Formation, die diese beiden Abschnitte miteinander verbinden, sind schematisch dargestellt und mit den Bezugsziffern 74 bis 82 bezeichnet. Die Stromlinien, die einem Fokussierungsstrom entsprechen, ermöglichen es einem von den Meßelektroden 46 ausgehenden Strom, der durch die Stromlinien 84 dargestellt ist, in die Formation senkrecht zur Achse des Bohrlochs 12 einzudringen. Man mißt dann als Funktion der Tiefe den Wert des Meßstromes 84 für die vier Gleitschuhe. Dieser Meßstrom ist charakteristisch für den spezifischen elektrischen Widerstand des Teils., der Erdschicht, die sich in der Nähe der Meßelektrode befindet. Beispielsweise

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ist eine Sandschicht 88 zwischen zwei Tonschichten 86 und 9o dargestellt. An den Grenzflächen 92 und 94 dieser Schichten zeigen die Meßelektroden eine Änderung des spezifischen Widerstandes der untersuchten Schiht an. Diese Änderung des spezifischen Widerstandes ermöglicht es, das Gefälle der Sandschicht 88 festzustellen. Die Änderung des spezifischen Widerstandes wird durchdie Meßelektroden jedes Gleitschuhs in unterschiedlicher Tiefe in Abhängigkeit von der Neigung der Schicht registriert. Dies überträgt sich auf die Kurven für den spezifischen Widerstand in Form einer Verschiebung dieser Kurven als Funktion der Tiefe. Die Messung der Verschiebung,korrigiert als Funktion von Geschwindigkeitsänderungen, zeigt die Neigung der Schicht an.

In den Fig. 2A bis 2C ist eine bevorzugte Ausführungsform für Gleitschuhe gemäß der Erfindung dargestellt. Die Gleitschuhe besitzen eine langgestreckte Form. Der obere, abgerundete Teil 1oo der Gleitschuhe ist der vordere Teil des Gleitschuhs in Kontakt mit der Wand des Bohrlochs 12, wenn der Neigungsmesser im Verlauf der Messungen zur Erdoberfläche heraufgezogen wird. Die Gleitschuhe können, müssen jedoch nicht zwingend, eine Ausnehmung 1o2 aufweisen, die vonzwei Schultern 1o4, 1o6 begrenzt ist. Die Gleitschuhe selbst bilden eine größe Fokussierungselektrode: Sie sind daher aus einem sehr gut elektrisch leitenden Metall, etwa aus Bronze, hergestellt. Die Ausnehmung 1o2 besitzt beispielsweise eine Stärke in der Größenordnung von o,2 cm, die Breite eines Gleitschuhs ist etwa 6 cm und seine Länge etwa 25 cm. Jeder Gleitschuh trägt zwei Meßelektroden 1o8, 11o (Fig. 2A) und 112, 114 (Fig. 2B), deren Abstand untereinander etwa 3 cm beträgt.

Es ist notwendig, daß die beiden Meßelektroden desselben Gleitschuhs sich nicht in dem Bohrloch 12 längs der gleichen Mantellinie derart bewegen, daß nicht Messungen genau an den gleichen Stellen der Bohrlochwandung vorgenommen werden. Die

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beiden Elektroden dürfen daher nicht in der gleichen Ebene angeordnet sein, die durch die Längsachse der Sonde 1o verläuft. Anders ausgedrückt, dürfen die beiden Elektroden nicht vertikal miteinander ausgerichtet sein, wenn die Sonde vertikal ist.

Des weiteren sind die beiden Elektroden in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse der Sonde und daher in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet, wenn die Sonde vertikal ist. Diese Anordnung, die jedoch nicht zwingend ist, ist andererseits vorteilhaft. Wenn die beiden Elektroden vertikal verschoben sind, kann die Verschiebung zwischen den beiden Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes die Resultierende von zwei Effekten sein: Einerseits von der Neigung der Erdschicht und andererseits von der vertikalen Verschiebung der beiden Elektroden. Ferner wurde bereits angedeutet, daß die Geschwindigkeit der Sonde 1o in dem Bohrloch nicht gleichmäßig ist (insbesondere eine Yo-Yo-Bewegung), so daß dann, wenn man die beiden Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes als Funktion der vertikalen Verschiebung der beiden Elektroden ausgleichen will, es notwendig ist, die eventuelle Änderung der Geschwindigkeit derSonde zwischen den beiden Meßpunkten in Betracht zu ziehen. Die bezüglich der anderen Quelle der Verschiebung der Kurven, d.h. bezüglich der Neigung der Formation erhaltene Präzision wird daher dadurch verringert, daß man immer einen mehr oder weniger großen Fehler in der Bestimmung der Geschwindigkeit der Sonde veranschlagen muß. Bei Anordnung der beiden Elektroden in einer horizontalen Ebene wird diese Quelle für eine Ungenauigkeit bezüglich der Neigung beträchtlich verringert.

Die Meßelektroden sind elektrisch von dem Gleitschuh durch elektrisch isolierende Träger 116, 118, 12o oder 122, vorzugsweise aus Keramik, isoliert.

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Jede Meßelektrode ist über eine elektrische Verbindlang 124 mit einer Ausgangsklemme 126 verbunden, die sich auf der Rückseite des Gleitschuhs befindet. Die elektrische Verbindung 124 ist in dem elektrisch isolierenden Material 128, beispielsweise Araldit, versenkt.

Die Geschwindigkeit, mit der sich der Neigungsmesser in dem Bohrloch 12 bewegt, ist nicht gleichmäßig, es ist notwendig, seine Geschwindigkeit in jedem Moment zu messen. Hierzu können verschiedene bekannte Mittel verwendet werden. Das am häufigsten bei Neigungsmessern verwendete Mittel besteht aus einer zusätzlichen Elektrode, die als "Geschwindigkeitselektrode" bezeichnet wird und in jeder Weise identisch zu den vorstehend beschriebenen Meßelektroden ist. Diese Elektrode ist an einem der Gleitschuhe in einem bekannten Abstand von der Meßelektrode und in einer Richtung parallel zur Achse des Neigungsmessers angeordnet. Daher trägt der in Fig. 2A dargestellte Gleitschuh eine Geschwindigkeitselektrode 13o, die mit vorbestimmten vertikalen Abstand von der Meßelektrode 11o entfernt ist. Die Geschwindigkeitselektrode 13o und die Meßelektrode 11o ermöglichen die Aufnahme von identischen Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes, von denen eine über der anderen in der Richtung der Verschiebung des Neigungsmessers liegt. Sie laufen an gleichen Teilen der Erdschichten entlang, jedoch in unterschiedlichen Zeitpunkten, der von der Geschwindigkeit der Verschiebung des Neigungsmessers in dem Bohrloch 12 abhängt. Kennt mandie Verschiebung als Funktion der Zeit der beiden Kurven bezüglich des spezifischen Widerstandes, einmal aufgrund der Messung und einmal aufgrund der Geschwindigkeit, und kennt man den Abstand zwischen den beiden Elektroden 11o und 13o, kann man unmittelbar die Geschwindigkeit des Neigungsmessers in der betrachteten Tiefe ableiten.

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Gemäß einem anderen Charakteristikum der Erfindung trägt ein zweiter Gleitschuh ebenfalls eine Geschwindigkeitselektrode 132 (Fig. 2B), die jedoch in einem Abstand von der zugeordneten Meßelektrode 112 angeordnet ist, der verschieben von dem Abstand zwischen der Geschwindigkeitselektrode 13o und der zugehörigen Meßelektrode 11o ist. Dies ermöglicht es, eine höhere Präzision bezüglich der Messung der Geschwindigkeit des Neigungsmessers zu erzielen. Ein relativ großer Abstand zwischen der Meßelektrode und der Geschwindigkeitselektrode, wie er in Fig. 2A dargestellt ist, ist fiir die Messung von relativ hohen Geschwindigkeiten vorteilhaft/ während ein relativ kleiner Abstand, wie er in Fig. 2B dargestellt ist, für die Messung von relativ kleinen Geschwindigkeiten vorteilhaft ist. Die Geschwindigkeitselektroden 13o und 132 sind an den Gleitschuhen in der gleichen Weise wie die Meßelektroden befestigt. Gemäß Fig. 2C ist die Geschwindigkeitselektrode von einem elektrisch isolierenden Teil 134, beispielsweise aus Keramik, umgeben. Die Elektrode 132 ist mit einer Ausgangsklemme 136 auf der Rückseite des Gleitschuhs mit Hilfe einer elektrischen Verbindung 138 verbunden, die in einem elektrisch isolierenden Material 14o, etwa Araldit, versenkt ist. Beispielsweise können die Abstände zwischen der Geschwindigkeitselektrode 13o und der Meßelektrode 11o (Fig. 2A) und zwischen der Geschwindigkeitselektrode 132 und der Meßelektrode 112 (Fig. 2B) in der Größenordnung von 12,5 und 5 cm liegen. Der Durchmesser der Meß- und Geschwindigkeitselektroden kann in der Größenordnung von o,5 cm liegen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Meßkreises des Neigungsmessers, der in dem Abschnitt 68 von Fig. 1 untergebracht ist. Die vier Gleitschuhe des Neigungsmessers sind schematisch durch die Rechtecke 15o, 152, 154 und 156 dargestellt. Die beiden ersten Gleitschuhe 15o und 152 tragen jeweils drei Elektroden 158 und 16o bezw. 164 und 166 für die

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Meßelektroden und 162 bzw. 168 für die Geschwindigkeitselektroden. Die beiden weiteren Gleitschuhe 154 und 156 tragen jeweils zwei Meßelektroden 17o, 172 bzw. 174, 176. Alle Elektroden sind an den Gleitschuhen in der vorstehend beschriebenen Weise befestigt.

Jede Elektrode ist elektrisch mit einem von zwei Primäreingängen eines Transformators verbunden, dessen anderen Eingang mit dem Gleitschuh selbst elektrisch verbunden ist, der eine große Fokussierungselektrode bildet, wie bereits dargelegt wurde. Die beiden Sekundärklemmen jedes Eingangstransformators 178 sind mit den beiden Eingangsklemmen einer Meßkette 184 verbunden. Entsprechend ist jeder Meß- oder Geschwindigkeitselektrode ein Transformatoreingang 186 und für die Elektroden 16o bzw. 158 zugeordnet (nicht für die Elektroden der drei übrigen Gleitschuhe dargestellt), ebenso wie eine Meßkette, die identisch zu der dargestellten Meßkette 184 ist. Alle diese Meßketten wurden in Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Eingangstransformateren 178, 186, 188 sitzen auf der Gleitschuhfläche, die nicht mit der Bohrlochwandung in Berührung steht, und dienen dazu, das Meß- oder Geschwindigkeitssignal unmittelbar zu verstärken, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern.

Die vier Gleitschuhe sind elektrisch untereinander durch eine Leitung 19o verbunden. Ein Stromerzeuger 192 ist bei 194 mit dem Gleitschuh 156 verbunden. Er versorgt die Gleitschuhe, die Fokussierungselektroden bilden, und über die Primärkreise der Transformatoren 178 die Meß- und Geschwindigkeitselektroden mit Strom. Die zweite Klemme des Stromerzeugers 192 ist bei 196 mit Masse des Abschnittes 68 (Fig. 1) verbunden. Der Stromerzeuger 192 liefert Impulse 198, deren Periode T„ 5oo u see. ist. Während des ersten Teils des alleinigen Signals wird eine vollständige Halbwelle eines

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sinusförmigen Signals einer Periode T^ von 2oo μ sec (Frequenz 4 KHz) ausgestrahlt, während jedes weitere Signal während der folgenden 25o u see abgegeben wird.

Jede Meßkette besitzt einen Transformatorverstärker 2oo, der ferner eine Abschirmungsfunktion besitzt und dessen beide Klemmen seines Primärkreises mit den beiden Eingangsklemmen 18o und 182 der Meßkette verbunden sind. Die beiden Klemmen des Sekundärkreises des Transformatorverstärkers 2oo sind mit zwei Eingängen eines Verstärkers 2o2 mit variabler Verstärkung verbunden. Diese Verstärkung wird in einer in Fig. 3 nicht dargestellten Weise durch einen Steuerkreis gesteuert, der sich an der Erdoberfläche befindet und der arbeitet, wenn der Ausgang der Meßkette 184 beispielsweise momentan gesättigt ist. Dieser Steuerkreis ist selbst mit einem Registriergerät für die Meßwerte derart verbunden, daß der Maßstab der Registrierung in Übereinstimmung mit der Verstärkung geändert wird. Die Form des von dem Verstärker 2o2 gelieferten Signals ist durch 2o4 dargestellt. Diese Signale werden dann zu einem Phasendetektor 2o6 geführt, der mit seinem zweiten Eingang 2o8 mit dem Stromerzeuger 192 verbunden ist. Der Phasendetektor 2o6 ermöglicht es, nur den Teil des Meßsignals zu überwachen, der in Phase mit dem Strom ist, der von dem Stromerzeuger 192 in die Formation gesendet wird. Der Ausgang des Phasendetektors 2o6 liefert Signale, deren Form durch 21o dargestellt ist. Diese Signale werden an den Eingang eines Tiefpaßfilters 212 gelegt, dessen Funktion darin besteht, das an seinen Eingang angelegte Signal zu integrieren. Das Tiefpaßfilter 212 liefert an seinem Ausgang einen Strom, dessen Stärke für die Amplitude des aufgenommenen Meßsignals charakteristisch ist. Dieser kontinuierliche Strom wird dann bei 214 verstärkt und anschließend auf den Eingang 216 eines Multiplexkreises 218 gegeben. Der Multiplexkreis 218 besitzt soviele Eingänge wie Meß- und Geschwindigkeitselektroden und somit identische Meßketten 184 vorhanden

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sind. Der Multiplexkreis 218 umfaßt daher zehn Eingänge 216 und 22o bis 236. Der Multiplexkreis 218 nimmt zyklisch die an seine Eingänge gelegten Meßströme auf und gibt diese aufeinanderfolgend auf den Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 2 38, dessen Ausgang 2 4o mit einem Telemetriekreis (nicht dargestellt) verbunden ist, um die Meßsignale in numerischer Form zur Erdoberfläche zu leiten.

Die Erfindung ermöglicht es, wenigstens eine neue Eigenschaft der Formation zu bestimmen. Diese Eigenschaft kann eine Durchschnittseingeschäft in dem Fall sein, in dem man sich für einen Foritiationsabschnitt bestimmter Stärke interessiert, oder eine punktuelle Eigenschaft sein, wenn man nur einen Punkt oder einen Querschnitt des Bohrlochs betrachtet. Die erfindungsgemäß bestimmbaren Eigenschaften sind der Grad der Homogenität der Formation (den man auch als lateralen Kontinuitätskoeffizienten oder als laterale Konsistenz oder als Lamellenstruktuxerung bezeichnen kann). Dieser Homogenitätskoeffizient der Formation, der durch die beiden Elektroden, die auf dem gleichen Gleitschuh angeodnet sind, gemessen wird, kann ein Mittelwert oder ein lokaler Wert sein.

Die zweite gemäß der Erfindung meßbareEigenschaft ist die seitliche Neigung der Erdschichten, durch die das Bohrloch 12 verläuft, wobei die Neigung durch die beiden Elektroden festgestellt wird, die sich auf dem gleichen Gleitschuh befinden. Genauer gesagt wird die Messung dieser seitlichen Neigung in der Ebene vorgenommen, die durch die beiden Meßelektroden desselben Gleitschuhs und parallel zur Achse des Bohrlochs verläuft. Diese seitliche Neigung kann eine mittlere oder eine lokale oder punktuelle Neigung sein. In den nachfolgenden Abschnitten 1 und 2 werden die Methoden zum Bestimmen der entsprechenden mittleren und punktuellen Eigenschaften beschrieben. Die Anwendung auf die Bestimmung des Gefälles

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wird in Abschnitt 3 dargelegt.

1 . Bestimmung der durchschnittlichen Eigenschaften

Diese Bestimmung liefert einen durchschnittlichen Wert der seitlichen Neigung und des Homogenitätsgrades von aufeinanderfolgenden Formationsabschnitten in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle Meter. Die verwendete Technik ist eine Korrelationstechnik zwischen den Reihen von Signalen, die durch die beiden Elektroden eines gleichen Gleitschuhs abgegeben werden. Zur Bestimmung dieser Mittelwerte, wie auch später der punktuellen Werte, kann man eine Diagraphie-Sonde verwenden, die mit einem einzigen Gleitschuh ausgerüstet ist. Man bestimmt durch Korrelation die Tiefenverschiebung zwischen den beiden Signalreihen, die ähnlichste Entsprechung zwischen diesen Signalen ermöglichend. Die Korrelierung wiederholt sich auf den Abschnitten von aufeinanderfolgenden Signalen bestimmter Länge, beispielsweise alle Meter.

Fig. 4 zeigt eine der möglichen Arten der Realisierung des Korrelierens. Zwei Register R₁ und R₂ sind dargestellt, in denen zwei Reihen von Signalen gespeichert sind, die von zwei Elektroden eines gleichen Gleitschuhs stammen. Jedes Register besitzt eine Zahl m von Elementarspeichern, wobei jeweils ein Speicher zur Aufnahme von Messungen einer Elektrode bestimmt ist. Beispielsweise werden die Signale, die von der linken Elektrode des Gleitschuhs stammen, in dem Speicher R und diejenigen, die von der rechten Elektrode des gleichen Gleitschuhs stammen, in dem Speicher R₂ gespeichert. Die Signale werden in der Reihenfolge ihrer Ankunft vom Speicherplatz mit dem Rang 1 zum Speicherplatz mit dem Rang m gespeichert.

Im linken Teil von Fig.4 ist beispielsweise der Wert 6oo für den Rang 6oo des Speichers angegeben, wobei diese Zahl 1,5 m

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Formation entspricht.

Die Gesamtheit der gespeicherten Signale vom Speicherplatz mit dem Rang ρ bis zum Speicherplatz mit dem Rang q des Speichers R₁ (mit p<^q) bestimmt das Korrelations Intervall. Der Wert N= (q - ρ + 1) wird die Länge des Korrelationsintervalls geannt. Der Wert s = (p - 1) wird die maximale Verschiebung der Untersuchung genannt. Die in dem Speicherplatz vom Rang d gespeicherte Messung, etwa d = (q + s), wird das Auslösemuster genannt. In Fig. 4 ist beispielsweise ρ = 26, q = 425, N = 4oo, s = 25 und d = 45o. Der Maßstab kann derart gewählt werden, daß die Länge N des Korrelationsintervalls 1 in Formation entspricht und daß die maximale Verschiebung der Untersuchung s 6,25 cm entspricht. Diese Verschiebung entspricht der maximalen Verschiebung, die zwischen den Messungen von zwei Elektroden des gleichen Gleitschuhs möglich ist.

Die Korrelierung wird in bekannter Weise vorgenommen. Sie besteht darin, die Messungen zwischen den Speicherplätze der Ränge ρ und q des Speichers R₁ mit den Messungen in den Speicherplätzen der Ränge 1 und d des Speichers R„ zu vergleichen Zu diesem Zweck berechnet man (2s + 1) Werte C (t) von Korrelationskoeffizienten für alle ganzen Zahlen von t zwischen -s bis +s. In Fig. 4 läuft dies auf die Bestimmung von Werten C(t) dumh Korrelation des Intervalls N des Speichers R₁ mit jedem aufeinanderfolgenden Intervall I₁ I₂, I.,, 1., ... I₅ des Speichers R» hinaus.

Wenn A. der Wert in dem Speicherplatz mit dem Rang i des Speichers R₁ und B, derjenige mit dem Rang i des Speichers R ist, werden die Werte für C (7 gemäß folgender Formel definiert:

(Α.- A) B-^₄. -B (t) C(t) = i = P

(t)

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in denen A und B (t) Mittelwerte darstellen, d.h.:

und

A =

B.

]=p+t

während T und T (t) Abweichungen darstellen, d.h.:

i=p

A . - A

-2

1 und T_B(t)=

j=p+t

C(t) entspricht dem klassischen Korrelationskoeffxzxenten zwischen den N-Werten des Intervalls A , A des Intervalls

^Bp+t' ^Bq+t

und denjenigen

Das Ziel des erfindungsgemäßen Korrelierens besteht darin, Maximalwerte für Koeffizienten C(t) in dem betrachteten Intervall, ebenso wie den Wert für t entsprechend diesem Maximalwert zu liefern.

Der Wert u von t, der das Maximum von C(t) liefert, wird erfindungsgemäß als mittlere seitliche Neigung der Formation für den betrachteten Erdbereich eltsprechend den Signalen zwischen dem Speicherplatz mit dem Rang ρ und dem Speicherplatz mit dem Rang q und für den infrage kommenden Gleitschuh bezeichnet.

Der Wert R = C(u), der dem Maximum von C(t) entspricht, wird erfindungsgemäß als durchschnittlicher Homogenitätsgrad für den Erdbereich bezeichnet, der den Signalen entspricht, die zwischen den Speicherplätzen der Ränge ρ und q und für den infragekommenden Gleitschuh enthalten sind. Bezüglich der oben erwähnten verwendeten Gleichungen ist es logisch, den Maximalwert von Korrelationskoeffxzxenten zu suchen, jedoch kann bei anderen Gleichungen der gesuchte Koeffizient ein Minimalwert sein. Allgemein ist der gesuchte Koeffizient

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ein Extremwert.

Während das Korrelieren für das betrachtete Intervall vorgenommen wird, werden dJ2 Meßsignale von Elektroden weiter zur Oberfläche geschickt und in nachfolgenden Speicherplätzen gespeichert, und zwar vom Rang(d+1)= (q+s+1) bis zum Rang m. Wenn das Korrelieren für das betrachtete Intervall beendet ist, geht man zum folgenden Intervall über, das die gleiche Länge N besitzt. Es ist dann notwendig, die in den Registern R₁

und R₂ enthaltenen Informationen zu verschieben.

Die Korrelationsoperationen können vorteilhafterweise in Realzeit vorgenommen werden, zu welchem Zweck die Kapazität m der Register derart gewählt ist, daß die Zeit zum Füllen (m-d) Speicherplätzen von (d+1) bis m über der Durchfuhrungszeit für das Korrelieren eines betrachteten Intervalls liegt.

Fig. 5 zeigt schematisch die Mittel zum Durchführen der Korrelation und daher zum Bestimmen der durchschnittlichen Neigung und des mittleren Homogenitätsgrades von Formationen, die von den beiden Elektroden eines gleichen Gleitschuhs gesehen werden. Wenn die Sonde, die in das Bohrloch herabgelassen wurde, mehrere Gleitschuhe trägt, können die in Fig. dargestellten Mittel mit einem bestimmten Gleitschuh verbunden werden,(die Einrichtung von Fig. 5 ist daher ebenso oft wie die Gleitschuhe vorhanden) oder sie können mit allen Gleitschuhen aufeinmal verbunden sein, wenn bei Arbeiten in Echtzeit die Rechengeschwindigkeit der Mittel von Fig. 5 sehr viel größer als die Erfassungsgeschwindigkeit für die Messungen jeden Gleitschuhs ist (wenigstens viermal größer, wenn vier Gleitschuhe vorhanden sind).

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Gemäß Fig. 5 sind die beiden Meßelektroden des gleichen Gleitschuhs schematisch durch die Blöcke 3oo und 3o2 dargestellt, wobei die entsprechenden Messungen von entsprechenden Registern R-, und R aufgenommen werden sollen. Während einer ersten Zeit löst eine Uhr 3o4 einen Speicherkreis 3o6 aus, der das Speichern von Signalen von den Elektroden 3oo und 3o2 in den Registern R^ und R_? mit Hilfe von entsprechenden Zuordnungskreisen 3o8 und 31o zu ermöglichen. Jeder Zuordnungskreis arbeitet derart, daß die Meßsignale in den Registern R-, und R„ in der Ordnung ihrer Ankunft in bezug auf den Betriebsbeginn, beginnend mit dem Elementarspeicher vom Rang 1, gespeichert werden. Wenn die Zuordnungskreise 3o8 und 31 ο beim Speicher vom Rang d=(q+s) (siehe Fig. 4) gelangen, betätigt ein Logikkreis 314 einen Auslöseschaltkreis 322, der einen Korrelationskreis 32 4 steuert. Die Korrelation wird dann vorgenommen. Der Logikkreis 314 steuert dann die Zuordnungskreise 3o8 und 31o derart,daß die nachfolgenden Messungen, die von den Meßelektroden ankommen, ebenfalls einer nach dem anderen, beginnend mit Elementarspeichern vom Rang (d+1) der Register R. und R (siehe Fig. 4) beginnend bis zum letzten Speicher vom Rang m gespeichert werden. Wenn die Register vollkommen gefüllt sind, d.h. wenn der Zuordnungskreis den Rang m der Speicher erreicht, steuert derLogikkreis 314 einen Steuerkreis zum Verschieben 316 an, der die Verschiebekreise 318 und 32o in Gang setzt, die den Registern R₁ und R-j zugeordnet sind. Das Verschieben besteht in einem Übertragen der Speicherinhalte vom Rang (q+1-s) bis m in die Speicherplätze vom Rang 1-k des gleichen Registers (siehe Fig. 4). Wenn des weiteren die Zuordnungskreise beim Speicherplatz vom Rang m anlangen, stellt sie der Logikkreis auf den Speicherplatz vom Rang (k+1) zurück. Das Verschieben gemäß Fig. 5 wird für die beiden Register R₁ und R_? durchgeführt. Bekannte elektronische Mittel ermöglichen dieses Verschieben mit genügender Schnelligkeit, damit dann, wenn es beendet ist,

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-rf-

das Speichern von Meßwerten, die von den Elektroden ankommen, nicht noch beim Speicherplatz vom Rang d ankommen. Der Korrelationskreis berechnet für jedes betrachtete Intervall die mittlere seitliche Neigung u und den mittleren Homogenitätsgrad R. Die Werte werden in den Ausgangskreis 326 gespeichert und können auf einem magnetischen Träger 32 8 aufgezeichnet werden. Das Korrelieren findet daher bis zum Ende des Eintreffens von Messungen von Elektroden statt.

Das Korrelieren ist bekannt, und die in Fig. 5 dargestellten Mittel stellen nur eine Aus f uhr ion gs form dar. Andere Ausführungsformen sind möglich.

Es kann jede andere Korrelationstechnik, die von der vorstehend beschriebenen verschieden ist, verwendet werden. Beispielsweise kann man eine Korrelationstechnik zur Wiedererkennung von Formen verwenden, wie sie im nachfolgenden zweiten Abschnitt erwähnt ist.

Die mittlere seitliche Neigung oder der mittlere Homogenitätsgrad können über ein vorbestimmtes Tiefenintervall erhalten werden, indem ein Mittelwert entsprechend den punktuel-1en seitliehen Neigungen oder lokalen Homogentitätsgraden, die in diesem Intervall bestimmt werden, berechnet wird.

2^ Bestimmung der punktuellen Eigenschaften

Erfindungsgemäß werden die Messungen mit Hilfe von zwei Elektroden vorgenommen, die in einer Ebene angeordnet sind, die es ermöglicht, den lokalen Homogenitätsgrad der Formation ebenso wie die punktuelle laterale Neigung einer Erdschicht sehr geringer Stärke, die von den beiden Elektroden gesehen wird, zu bestimmen.

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Zur Bestimmung dieser punktuellen oder!lokalen Eigenschaften der Formation verwendet man eine bekannte Korrelationsmethode, beispielsweise die Korrelationsmethode durch Wiedererkennen von Formen. Diese ist in der bereits erwähnten FR-PS 2 185 165 beschrieben. Hiernach werden die Kurven, die Änderungen als Funktion der Tiefe der Sonde in dem Bohrloch von Signalen jeder Reihe darstellen, die mit einer Meßelektrode erhalten wird, in ihre charakteristischen Elemente zerlegt (Ausbeulungen, Täler, Berge),und es wird ein spezifisches Parameternetz für jedes Element berechnet. Zum Bestimmen der Entsprechung eines durch eine Kurve gegebenen Elementes beginnt man durch Auswählen derjenigen Elemente der anderen Kurve, die nicht absurd sind, als ins Auge zu fassende Entsprechenden im Hinblick auf bereits festgestellte Korrelationen betrachtet zu werden, wobei insbesondere in Betracht gezogen wird, daß dann, wenn zwei Elemente effektiv einander entsprechen, es nicht möglich ist, daß ein Element, das über einem der anderen liegt, einem Element entspricht, das unter dem anderem liegt. Die wirkliche Entsprechung des Elementes unter seinen möglichen Entsprechungen, die auf diese Weise ausgewählt wird, wird aufgesucht, indem für jede mögliche Entsprechung ein Korrelationskoeffizient C gemäß nachfolgender Formel berechnet wird, die folgendermaßen lauten kann:

2 2 2

C ".(P₁-PV +(P₂-PV + ----KV P'_m.,

I I

wobei P₁, P₂,...P und P .., P ... P_m die Werte von verschiedenen Parametern sind, die dem Element und der betrachteten möglichen Entsprechung zugeordnet sind. Der Koeffizient C ist immer positiv und je näher an Null, desto ähnlicher sich die beiden Elemente durch ihre spezifischen Parameter sind. Die verschiedenen Werte für die Koeffizienten C, die von dem betrachteten Element erhalten werden, werden dann untereinander verglichen» Wenn die beiden kleinsten Koeffizienten C um nicht

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mehr als einem Grenzwert s.., der als Unterscheidungsgrenze bezeichnet wird, voneinander differieren, nimmt man Mehrdeutigkeit an, die beiden Koeffizienten sind zu nahe, um die Entsprechung zu dem betrachteten Element spezifizieren zu können. Man bevorzugt dann eher, keine Entscheidung zu treffen, als eine zu treffen, die falsch sein kann und damit Konsequenzen für die nachfolgenden Operationen mit sich bringt. Wenn dagegen der Unterschied zwischen den beiden Koeffizienten größer als S₁ ist, ist keine Mehrdeutigkeit vorhanden, und man vergleicht dann die kleinsten Koeffizienten mit einem zweiten Grenzwert s„, der als Wahrscheinlichkeitsgrenze bezeichnet wird. Wenn dieser Koeffizient größer als s ist, nimmt man an, daß eine Unsicherheit bezüglich der Identität der Entsprechung besteht, und man trifft wieder keine Entscheidung. Wenn dieser Koeffizient dagegen unter s~ liegt, wird die Entsprechung beibehalten.

Damit eine der in Betracht kommenden Entsprechungen eines Elementes effektiv als Entsprechung dieses Elementes festgehalten wird, ist es notwendig, daß sein Korrelationskoeffizient nicht nur genügend verschieden von Koeffizienten anderer möglicher Entsprechungen, sondern auch genügend klein ist.

Zum Durchführen des Korrelierens durch Erkennen von Formen verwendet man eine Einrichtung, wie sie schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Hierin sind die beiden Elektroden des gleichen Gleitschuhs schematisch durch die Blöcke 32 8 und 33o dargestellt. Die Messungen gelangen zu den Eingängen eines Formendetektors 332, der die charakteristischen Formen (Unebenheiten, Täler, Maxima...) der Kurven auswählt, die die Amplitudenänderungen der Meßsignale als Funktion der Tiefe darstellen. Danach werden diese verschiedenen Formen mit Hilfe eines Formenkorrelxerkreises 334 derart kontiert, daß die Elemente der beiden Kurven bestimmt werden, die einander

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entsprechen. Die Ergebnisse dieser Korrelation werden dann einem Ausgangskreis 336 zur Verfügung gestellt, der beispielsweise ein Aufzeidinungsgerät sein kann. Die Ergebnisse können gespeichert werden, indem sie auf einem Magnetband 338 aufgezeichnet werden.

Die von dem Formenkorrelierkreis 334 von Fig. 6 gelieferte Information ist eine Folge von Elementarformen, die einerseits durch zwei Musterzahlen g₁ und g_o mit g₁ g„, die sich auf eine der Elektroden beziehen, und andererseits durch zwei Musterzahlen d- und d₂ mit d.. d„ definiert sind, die sich auf die andere Elektrode beziehen.

Die vier Zahlen g., , g„, d.. und d₂ bedeuten, daß der Korrelationskreis 334 auf den beiden Kurven Entsprechungen zu den Messungen von beiden Elektroden identifizieren konnte, eine gleiche Erdschicht, begrenzt durch die Muster g₁ und g„ der von der ersten Elektrode erzeugten Kurve und durch die Muster d. und d„ auf der durch die zweite Elektrode erzeugten Kurve. Dies ist in Fig. 7 dargestellt, in der zwei Kurven für den spezifi s chen Widerstand I., und I₀ entsprechend den Widerstandmessungen mit Hilfe von zwei Elektroden des Gleitschuhs Nr. I dargestellt sind. Ferner ist gleichzeitig eine Widerstandskurve H₁ dargestellt, die die Widerstandskurve zeigt, die mit Hilfe der Elektrode 1 des Gleitschuhs Nr. II aufgenommen ist. Durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Methode zum Korrelieren durch Erkennen von Formen ermöglicht es der Korrelationskreis 334, die Elemente der Kurve I₂ zu bestimmen, die den Elementen derKurve I. entsprechen. Beispielsweise gibt der Korrelationskreis an, daß das Maximum 342 dem Maximum 34o entspricht, daß das Tal 344 dem Tal 346 entspricht, oder daß die beidenSpitzen A₁ und A₀ einander

entsprechen. Der Winkel c, der durch die Gerade A.., A₂, die

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die beiden Spitzen miteinander verbindet, und durch die Gerade gebildet wird, die die beiden Elektroden des Gleitschuhs I im A₁ miteinander verbinden, definiert die punktuel-Ie seitliche Neigung der Schicht im Punkt A₁. Es sei daran erinnert, daß die seitliche Neigung in einer Ebene definiert ist, die durch die beiden Elektroden und parallel zur Längsachse der Sonde verläuft (diese Achse entspricht allgemein der Achse des Bohrlochs). Jedes Paar von entsprechenden Elementen von Kurven I₁ und I^ ermöglicht die Bestimmung der punkutellen seitlichen Neigung der Erdschicht im betrachteten Punkt.

Wenn die verwendete Sonde vier Gleitschuhe trägt, wird die Korrelation zwischen zwei Widerstandskurven vorgenommen, die mit Hilfe jedes der vier Gleitschuhe erhalten werden.

Zusätzlich zu der punkutellen seitlichen Neigung der Erdschichten ermöglicht die Erfindung ferner das Auswählen von Formen auf den aufgenommenen Kurven, die von einer Elektrode zur anderen wiedererkennbar sind und solchen, die dies nicht sind. Diese Möglichkeit ist beispielsweise für die genaue und sichere Berechnung des Gefälles von Schichten wichtig, denn die nicht korrelierbaren Kurvenelemente werden dann nicht in Betracht gezogen und können daher auch nicht zu fehlerhaften Gefällewerten führen. Die nicht korrelierbaren Teile der Kurve werden auch im Falle der Bestimmung der mittleren seitlichen Neigung und des daraus bestimmten GefälLes verworfen.

Die Erfindung ermöglicht es gleichzeitig, den lokalen Homogenitätsgrad von Formationen zu bestimmen, die von dem Bohrloch durchsetzt werden, wobei dieser Homogenitätsgrad durch den Prozentsatz an Formen charakterisiert ist, die

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als Entsprechungen von einer Elektrode zur anderen erkannt werden. Diese Information ist in der Geologie wichtig, um die Struktur der Formation zu kennen: Sie ermöglicht es beispielsweise zu erkennen, wenn die betrachtete Schicht ein Kongolomerat (eine chaotische Anhäufung) oder wenn die Stratigraphie mehr oder weniger gut ausgebildet ist. Dies ist nur möglich, wenn die beiden Elektroden einerseits auf dem gleichen Gleitschuh angeordnet sind und sich andererseits in einem genügend geringen Abstand zueinander befinden. Die beiden mit Hilfe desselben Gleitschuhs aufgenommenen Kurven können sehr ähnlich für eine gleiche Formation sein, wenn die UnVollkommenheiten die die Messung beeinträchtigen, praktisch in gleicher Weise auf die beiden Messungen einwirken. Wenn sich beispielsweise der Gleitschuh nicht korrekt auf der Bohrlochwandung abstützt, überträgt sich dies in gleicher Weise auf die beiden Messungen, die von den beiden Elektroden dieses Gleitschuhs vorgenommen werden. Aufgründdessen stammen die Unterschiedlichkeiten zwischen den beiden Kurven praktisch mit Sicherheit von einem lokalen Strukturunterschied der Formation. Da des weiteren die beiden Elektroden des gleichen Gleitschuhs relativ nahe zueinander angeordnet sind, kann die Struktur der Formation umso genauer bestimmt werden, je näher die Elektroden sind. Es ist auf diese Weise möglich, die Vorhandensein von Brüchen in den Formationen, die von dem Bohrloch durchsetzt werden, festzustellen.

Beispielsweise könnendie mittleren oder punktuellen seitlichen.geologischen Eigenschaften der Formationen, die mit der vorstehend beschriebenen Methode bestimmt werden, einen ersten Schritt im Hinblick auf die Bestimmung des Gefälles der Schichten darstellen, die von dem Bohrloch durchsetzt werden.

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3^ Bestimmung des Gefälles

Zusätzlich zu der Verwendung der geologischen Eigenschaften, die entsprechend den vorstehenden Abschnitten I und II bestimmt wurden, behält man nur Bestimmung des Gefälles nur die Messungen, die von einer einzigen der beiden Elektroden pro Gleitschuh durchgeführt wurden, d.h. eine einzige Kurve bezüglich des spezifischen Widerstandes pro Gleitschuh. ES sei darauf hingewiesen, daß diese Kurve, die man verwendet, diejenige ist, die bereits zur Bestimmung der seitlichen Neigung und des Homogenitätsgrades gedient hat.

Mit Hilfe der Werte für die mittlere seitliche Neigung u der Schichten, die beispielsweise entsprechend Abschnitt 1 bestimmt oder durch Mittelwertbildung von punktuellen seitlichen Neigungen in einem betrachteten Tiefenintervall erhalten wurden, und die für einen Formationsabschnitt,beispielsweise von 1m Stärke, charakteristisch sind, bestimmt man in einem ersten Schritt für jeden Abschnitt eine mittlere Gefälleebene, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie parallel zu den jeweils mit Hilfe eines Gleitschuhs bestimmten mittleren seitlichen Neigungen verläuft. Die seitliche Neigung, wie sie weiter oben definiert wurde, kann inder Tat in dem Raum durch eine Gerade, etwa die durch A₁ und A„ von Fig. 7 verlaufende Gerade, anstatt durch den Winkel c dargestellt werden. Wenn die verwendete Sonde vier Gleitschuhe aufweist, werden vier mittlere seitliche Neigungen jeweils mit Hilfe eines Gleitschuhs für eine betrachtete Formationsstärke bestimmt. Die beiden mittleren seitlichen Neigungen, die zu zwei diametral gegenüberliegenden Gleitschuhen gehören, verlaufen im Prinzip bis auf die Meßgenauigkeit parallel (nebenbei sei bemerkt, daß man die Meßgenauigkeit durch Vergleich von arei Neigungen, die im Prinzip parallel sind, etwa abschätzen kann). Man bestimmt den Mittel-

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wert der beiden erhaltenen seitlichen Neigungen für jedes der beiden Paare von diametral gegenüberliegenden Gleitschuhen. Man erhält auf diese Weise zwei mittlere Neigungen entsprechend zwei senkrecht zueinanderstehenden Durchmessern, und man sucht die Ebene, die parallel zu diesen beiden mittleren Neigungen verläuft. Diese Ebene wird als mittlere Gefälleebene genommen.

Wenn eine mittlere seitliche Neigung nicht bestimmt werden kann, weil die beiden mit Hilfe desselben Gleitschuhs aufgenommenen Kurven zu ungleich sind (keine möglichen Korrelationen) , oder weil ein Fehler der Meßeinrichtung vorliegt, oder aus irgendeinem anderen Grunde, kann man diesem Gleitschuh und für den betrachteten Formationsabschnitt die mittlere seitliche Neigung zuordnen, die mit Hilfe des gegenüberliegenden Gleitschuhs bestimmt wurde. Auf diese Weise erhält man vier seitliche Neigungen, und die Bestimmung der mittleren Gefälleebene kann wie vorstehend beschrieben vorgenommen werden.

Für einen Formationsabschnitt ist die Kenntnis von zwei mittleren seitlichen Neigungen, die mit Hilfe von zwei mit diametral gegenüberliegenden Gleitschuhen erhalten werden, ausreichend, um die mittlere Gefälleebene zu bestimmen. Letzteres ist die Ebene parallel zu den beiden mittleren seitlichen Neigungen für ein betrachtetes FormationsIntervall. Eine Sonde kann daher erfindungsgemäß nur zwei nicht diametral gegenüberliegende Gleitschuhe aufweisen.

Wenndie Elektroden eines gleichen Gleitschuhs relativ aneinandergerückt werden, wird die Genauigkeit, die man bezüglich der mittleren Neigung erhält, nicht sehr erhöht. In der Praxis beträgt sie etwa 1o .

In einem zweiten Schritt sucht man das Gefälle genauer zu bestimmen, indem die vier zurückbehaltenen und mit Hilfe

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der vier Gleitschuhe aufgenommenen Widerstandskurven untereinander korreliert werden. Diese Gefällebestimmung ist an sich bekannt und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Die vier Kurven werden untereinander jeweils zwei zu zwei korrdiert. Drei Widerstandskurven sind ausreichend, da drei Gleitschuhe genügen, denn drei Punkte ermöglichen die Bestimmung einer Ebene, während eine vierte Kurve bessere Resultate ermöglicht. Erfindungsgemäß ist die genaue Bestimmung des Gefälles einerseits erleichert und andererseits verbessert. Sie ist in dem Sinne erleichtert, daß man bereits die mittlere Gefälleebene kennt, die durch die mittleren seitlichen Neigungen bestimmt wurde. Zum Korrelieren der Kurven von Gleitschuh zu Gleitschuh untereinander ist es daher möglich, sich auf die maximale Verschiebung der Untersuchung während des KorrelationsVorganges (s inFig. 4) zu beschränken, da man bereits die mittlere Gefälleebene mit einer Genauigkeit von etwa 1o kennt. Die Genauigkeit der Gefällemessung von Schulten wird gleichzeitig verbessert, indem die Korrelationsresultate von Gleitschuh zu Gleitschuh eliminiert werden, die mit den mittleren seitlichen Neigungen, die durch Korrelation von Kurven des gleichen Gleitschuhs erhalten wurden unvereinbar sind. Des weiteren führt die Tatsache, daß man sich auf den Untersuchungswinkel beim Korrelieren beschränken kann, die Korrelationssuche von Gleitschuh zu Gleitschuh um den wahren Wert und begrenzt das Fehlerrisiko.

Im Gegenteil ermöglicht die Korrelation zwischen den Kurven von Gleitschuh zu Gleitschuh das Erhalten eines genaueren Wertes für das Gefälle, da der Abstand zwischen den Gleitschuhen größer als der Abstand zwischen den beiden Elektroden eines gleichen Gleitschuhs ist.

Die punktuellen seitlichen Neigungen, die entsprechend der Erfindung bestimmt werden (vgl. den vorstehenden Abschnitt 2)

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können auch zur Messung des Gefälles der Schichten verwendet werden. Diese Verwendung erfolgt im Rahmen der Berechnung des Gefälles, bei der vorzugsweise eine Korrelationsmethode durch Erkennen von Formen entsprechend der FR-PS 2 185 165 oder eine statistische Methode verwendet wird. Ferner kann auch eine klassische Korrelationsmethode angewendet werden.

Zur Verwendung der Korrelationsmethode durch Erkennen von Formen betrachtet man nur eine einzige Widerstandskurve pro Gleitschuh von den beiden aufgenommenen. Jedoch haben die Korrelationen durch Erkennen von Formen, die für jedes Meßkurvenpaar vorgenommenen wurden, das mit Hilfe des Gleitschuhs aufgenommen wurde, es ermöglicht, die Teile von Kurven zu eliminieren, die nicht miteinander korrelierbar sind und nur diese Kurventeile in Betracht zu ziehen, die genügend ähnlich sind. Folglich betrachtet man nur diese korrelierbaren Formen, denen man für jede Kurve einen Wert für die punktuelle seitliche Neigung zuordnet. Wie bereits erwähnt, kann die seitliche Neigung, die vorher bestimmt wurde,durch einen WinkeL dargestellt werden (c in Fig. 7), jedoch auch in dem Raum durch eine Gerade, die durch die beiden korrelierten Punkte verläuft (A und A„ in Fig. 7).

Die Korrelationsmethode durch Erkennen von Formen wird dann auf ausgewählte Formen der vier Widerstandskurven der vier Gleitschuhe angwendet, wobei die Kurven jeweils zwei zu zwei miteinander koriäiert werden. Man begrenzt die Korrelationsversuche zwischen zwei Formen f., und f₂ auf das Paar (f.,, fj), das derart ist, daß die drei folgenden Richtungen beinahe in einer selben Ebene sind:

- Die punktuelle seitliche Neigung, die der Form f.. der von dem Gleitschuh I aufgenommenen Kurve zugeordnet wird,

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- die punktuelle seitliche Neigung, die der Forma f„ der von dem Gleitschuh II aufgenommenen Kurve zugeordnet wird,

- die Richtung, die f., und f~ in der versuchten Korrelation verbindet. Dann wird diese Operation für die vier GLeLtschuhe wiMerholt, indem diese jeweils zwei zu zwei zugeordnet werden. Es sei erneut darauf hingewiesen, daß das erfLndungsgemäße Verfahren das Bestimmen des Gefälles nur mit HLLfe\on zwei Gleitschuhen ermöglicht, von denen jeder mit zwei Me ßelektroden ausgerüstet ist, die es ermöglichen, die punktur.Le seitliche Neigung der Schicht, die von den beiden ELektroden gesehen wird, zu bestimmen, und unter der Voraussetzung, daß die beiden Gleitschuhe nicht diametral gegenüborliecjend angeordnet sind.

In FLg. 8, die das Verfahren zur Bestimmung des GefäL Los unter Verwendung der punktuellen seitüchen Neigungen L LLustriert ist schematisch das Bohrloch durch einen Zylinder 35o dargestellt. Die vier Gleitschuhe I, II, HE und IV bewegen s Lch jeweils in Berührung mit einer Mantellinie dieses Zylinders, wobei die GLeitschuhe um 9o zueinander versetzt sind. Die beiden Elektroden des Gleitschuhs I ermöglichen die Aufnahme von zwei Meßkurven, die schematisch in Fig. 8 durch die beiden parallel Mantellinien 352 und 354 angedeutet sind. Entsprechendes gilt für den Gleitschuh II, die beiden aufgenommen Kurven entsprechen den beiden Mantellinien 356 und 358. Wenn man annimmt, daß das Korrelieren in klassischer Weise oder durch Erkennen von Formen gemäß dem vorstehenden Abschnitt 2 zwischen den beiden Kurven eines gleichen Gleitschuhs zu einer Entsprechung zwischen dem Punkt A und dem Punkt B für den GLeitschuh I und den Punkt C₁ mit dem Punkt D₁, dem PUnkt C„ mit dem Punkt D₂ und demPunkt C, mit dem Punkt D-. für den Gleitschuh II geführt hat, bssteht die Bestimmung des Gefälles darin, das Punktepaar (D, C) zu suchen, die in der gleLehen Ebene wLe

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die Punkte A und B liegen. Wenn beispielsweise das auf diese Weise bestirnte Paar (C„, D„) ist, bedeutet dies, daß die vier Punkte A, B, C₃ und D„ in einer gleichen Ebene liegen, die die Gefälleebene ist.

Die gleichen Vorgänge werden für zwei andere Kurvenpaare (beispielsweise der Gleitschuhe II und III, der Gleitschuhe III und IV, der Gleitschuhe IVund I, der Gleitschuhe I und III'und schließlich der Gleitschuhe II und IV vorgenommen. Dieses Verfahren zum Bestimmen des Gefälles von Schichten, gemäß dem nur die auf den beiden mit Hilfe von zwei Elektroden des gleichen Gleitschuhs erhaltenen, bereits identifierbaren Formen verwendet werden und gemäß dem nach den punktuellen seitlichen Neigungen, die von jedem Gleitschuh gesehen werden, die Kohärenz von Korrelationen kontrolliert wird, die von Gleitschuh zu Gleitschuh erhalten werden, ermöglicht das Ausschalten des größten Teils des Fehlerrisikos und das Liefern von Ergebnissen, die mehr oder weniger die stratigraphische Homogenität der Formation wiedergeben.

Es kann interessant sein, ein statistisches Verfahren zur Bestimmung des Gefälles zu verwenden, wie es beispielsweise in der FR-PS 2 259 4oo beschrieben ist.

Dieses Verfahren ermöglicht die Bestimmung des Wertes des Gefälles einer Formtion in einem vorbestimmten Tiefenintervall. Gemäß diesem Verfahren betrachtet man die Gesamtheit von möglichen Gefällewerten in einem Punkt A der Widerstandskurve eines ersten Gleitschuhs, den man mit einem Punkt B der Widerstandskurve eines zweiten Gleitschuhs korreliert hat, wobei diese Gesamtheit von Werten in einer Bezugsebene all gemein senkrecht zur Längsachse des Bohrlochs definiert ist (dies ist bewöhnlich eine Horrzontalebene). Die Gesamtheit

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der möglichen Werte für das Gefälle im Punkt A wird durch eine Gerade dargestellt, die durch den Schnitt der Bezugsebene mit der Ebene gebildet wird, die durch A und senkrecht zu A, B verläuft. Indem das gleiche für alle Paare von korrelierten Punkten von Kurven des ersten und zweiten Gleitschuhs in dem betrachteten Tiefenintervall durchgeführt wird, erhält man eine Reihe von Geraden in der Bezugsebene. Wenn es keinen Fehler in den Korrelationen gibt, und wenn man extrem genaue Messungen und einen einzigen Gefällewert für das betrachtete Tiefenintervall voraussetzt, fallen alle diese Geraden in eine einzige zusammen. In der Tat erhält man eine Art "Band". Der gleiche Vorgang wird erneut wiederholt, jedoch diesesmal mit einem Kurvenpaar, das von anderen Gleitschuhen geliefert wird, etwa vom ersten oder dritten Gleitschuh, jedoch für das gleiche Tiefenintervall.

Man erhält auf diese Weise eine zweite Gruppe von Geraden in der Bezugsebene, die die Gesamtheit der Neigungswerte für die Paare (A, C) von korrelierten Punkten darstellt, wobei die Punkte A und C auf den Kurven des ersten bzw. dritten Gleitschuhs liegen. Der Schnitt der ersten und der zweiten Reihe von Geraden in der Bezugsebene liefert den gesuchten Gefällewert. Dieser Schnitt wird allgemein durch einen "Fleck" oder einen gemeinsamen Bereich in der Bezugsebene gebildet. Man wählt dann als Gefällewert den wahrscheinlichsten Wert. Es sei bemerkt, daß die korrigierten Werte, die unter sämtlichen Werten enthalten sind, die tatsächlichen Werte für das Gefälle hervorheben, während die fehlerhaften Werte ihre Wirkungen zerstreuen.

Dieses Verfahren kann ebenso wie das weiter oben beschriebene erfindungsgemäß eingesetzt werden, wobei vorzugsweise nur die erfindungsgemäß bestimmten seitlichen Neigungen verwendet werden. Für einen Formationsabschnitt wurden in der

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Tat zahlreiche Messungen der punktuellen seitlichen Neigung längs der gleichen Mantellinie des Bohrlochs vorgenommen. Man hat daher für eine vorbestimmte Formationsstärke eine große Anzahl von Werten für die punktuelle seitliche Neigung zur Verfügung.

Betrachtet man beispielsweise einen Punkt der Mantellinie des Bohrlochs, der der erste Gleitschuh folgt, und die Gerade, die die seitliche Neigung in diesem Punkt darstellt, dann ist der Schnitt der Bezugsebene mit der Ebene, die durch diesen Punkt und senkrecht zur seitlichen Neigung in diesem Punkt verläuft, eine Gerade, die die Gesamtheit der möglichen Werte für das Gefälle in dem betrachteten Punkt darstellt. Indem man diese Operation in dem betrachteten Tiefenintervall für alle Punkte der Mantellinie wiederholt, der der erste Gleitschuh folgt, für die man die seitliche Neigung bestimmt, erhält man eine erste Reihe von Geraden in der Bezugsebene. Aufgrund der Ungenauigkeit von Messungen erhält man erneut ein Bündel von etwa parallelen Geraden, die eine Art Band bilden. Zum Bestimmen dieser ersten Gruppe von Geraden in der Bezugsebene wurden lediglich die Messungen verwendet, die mit einem einzigen Gleitschuh vorgenommen wurden, d.h. die seitlichen Neigungen, die mit Hilfe von zwei Widerstandskurven, erhalten mit dem gleichen Gleitschuh, bestimmt wurden, während bei der oben erläuterten bekannten Methode zwei Kurven betrachtet werden müssen, die mit Hilfe von zwei Gleitschuhen erhalten werden.

Dann bestimmt man, wie vorstehend, eine zweite Gruppe von Geraden in der Bezugsebene, indem man im selben Tiefenintervall die seitlichen Neigungen verwendet, die längs der Mantellinie erhalten werden, der ein zweiter Gleitschuh folgt, der dem ersten nicht diametral gegenüberliegt. Der Schnittbereich der ersten und zweiten Gruppe von Geraden liefert

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den Wert des gesuchten Gefälles. Dieser Wert kann durch Wiederholen des gleichen Vorganges bezüglich des dritten und vierten Gleitschuhs, wenn insgesamt vier Gleitschuhe vorhanden sind, verbessert werden. Jedoch sind zwei Gleitschuhe ausreichend, um erfindungsgemäß das Gefälle zu bestimmen, während beim Stand der Technik drei Gleitschuhe notwendig sind.

Bestimmte Vorteile der Erfindung zur Bestimmung der Gefälleebene ergeben sich klar aus Fig. 7. Wenn man zwei Widerstandskurven untereinander derart korreliert, daß das Gefälle in bekannter Weise bestimmt wird, ist man aif eine Verschiebung von maximal + s bezüglich des Aufouchens der Korrelation (Fig. 4) begrenzt, was einem Winkel von + a entsprechend Fig. 7 entspricht, der allgemein etwa 45 beträgt. Diese Begrenzung rechtfertigt sich aus der Tatsache, daß der Punkt A„ der Kurve I₂/ deraLs Entsprechung von A₁ auf der Kurve I.. bestimmt wurde, sich nicht um eine Tiefe über einen begrenzten Abstand hinaus verschieben kann. Letzterer entspricht einem Winkel von 2a und daher einem Intervall von S auf der Kurve I₂ und einem Intervall S₁₁ auf der Kurve Π-ΐ-Wenn die beiden Kurven E₁ und I„ mit Hilfe von zwei Elektroden des Gleitschuhs I, die nahe beieinander angeordnet sind, aufgenommen wurden, sind die Möglichkeiten einer Korrelation der Spitze A₁ mit einer der Spitzen der Kurven I₂ imlntervall S_T relativ gering, verglichen mit möglichen Korrelationen im Intervall S₁₁ der Kurve II.. , die von dem Gleitschuh II aufgenommen wurden. Die annehmbaren Korrelationsmöglichkeiten sind dah^eb⁷eschrankt und der Fehler auf diese Weise begrenzt.

Wenn des weiteren die Entsprechung A„ zu A₁ bestimmt worden ist, bestimmt dies die seitliche Neigung c, so daß die Suche auf der Kurve II. nach den Entsprechungen für die Spitzen A₁ und A₂ auf einen Winkel b um die Gerade A₁, A₂

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begrenzt werden kann. Der Winkel b überträgt in der Tat die Ungenauigkeit bezüglich der Bestimmung der Entsprechung A„ zu A.. Beispielsweise kann diese Ungenauigkeit in der Größenordnung von 1o liegen. Der Winkel b bestimmt ein Intervall S_TTT/ das klein ist, verglichen mit dem Intervall S . Man reduziert daher die Zahl der möglichen Korrelationen.

Ein weiterer bereits erwähnter Vorteil der Erfindung fiir die Bestimmung des Gefälles von Schichten besteht darin, daß die beiden Kurven I- und 1^,die mit Hilfe des gleichen Gleitschuhs aufgenommen wurden, sich viel mehr gleichen, als wenn sie getrennt mit Hilfe von zwei Gleitschuhen aufgenommen worden wären. Dies reduziert das Fehlerrisiko bei der Korrelation von Kurven untereinander, beispielsweise bei der Suche nach identischen Formen durch Eliminierung von Kurventeilen, die als zu wenig ähnlich betrachtet werden.

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e e r s e ί t e

Claims (1)

1. Societe de Prospection Electrique Schlumberger, fc " 4 ' 4 <£ >* Paris

   Patentansprüche

   1. Verfahren zur Untersuchung von unterirdischen Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, wobei man eine erste Messung an einem Punkt der Bohrlochwandung in vorbestimmter Tiefe mit einer Meßelektrode vornimmt, die an einem Gleitschuh befestigt ist, der sich gegen die Bohrlochwandung legen kann, wobei die Meßgröße repräsentativ für den elektrischen spezifischen Widerstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß man eine zweite Messung dieser Größe an einem zweiten Punkt der Bohrlochwandung in vorbestimmter Tiefe mit Hilfe einer zweiten Meßelektrode vornimmt, die an dem Gleitschuh befestigt ist, wobei sich der erste und zweite Meßpunkt in derselben Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Bohrlochs befinden und voneinander durch einen Abstand getrennt sind, der verglichen mit dem kleinsten Halbmesser des Bohrlochs klein ist, und daß man die erste und zweite Messung in einem vorbestimmten Tiefenintervall derart wiederholt, daß man in diesem Intervall wenigstens zwei Reihen von Meßsignalen erhält, die miteinander korreliert werden, um die seitliche Neigung und/ oder den Homogenitätsgrad dieser Formationen zu bestimmen, wobei die seitliche Neigung in einer Ebene parallel zur Längsachse des Bohrlochs und durch die beiden Meßpunkte verlaufend definiert ist.

   Z. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Korrelierung von η aufeinanderfolgenden Signalen von einer der beiden Signalreihenentsprechend einer vorbestimmten Formationsstärke mit η aufeinanderfolgenden Signalen der anderen Reihe vornimmt, indem man als Funktion der Tiefe die andere

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   ORIGINAL MSPSCTED

   Reihe um aufeinanderfolgende Schritte und um eine maximale Verschiebung der Formationsstärke nach beiden Seiten verschiebt, um (2s + 1) Korrelatxonskoeffizienten entsprechend der Formationsstärke zu bestimmen, und daß man einen Extremwert dieser Korrelationskoeffizienten bestimmt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den mittleren Homogenitätsgrad der Formation in diesem Abschnitt bestimmt, der durch den Extremwert der Korrelationskoeffizienten repräsentiert wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die mittlere seitliche Neigung der Formationen bestimmt, wobei die mittlere seitliche Neigung erhalten wird, indem man die Verschiebung bezüglich der Tiefe zwischen zwei Reihen von Signalen bestimmt, für die der Korrelationskoeffizient ein Extremwert ist.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die punktuelle seitliche Neigung der Formationen in einer vorbestimmten Tiefe bestimmt, wobei die punktuelle seitliche Neigung an zwei Punkten der Bohrlochwandung definiert ist, wo die beiden gleichzeitigen Messungen in der betrachteten Tiefe ausgeführt wurden, und daß man die Verschiebung bezüglich der Tiefe zwischen den beiden Reihen von Meßsignalen in der betrachteten Tiefe bestimmt, wobei die Verschiebung die punktuelle seitliche Neigung bei dieser Tiefe darstellt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die charakteristischen Elemente von Kurven bestimmt, die die Änderungen als Funktion der Tiefe der Signale der Signalreihen darstellen, daß man diese Elemente in der Weise korreliert, die Ähnlichkeiten oder Unähnlichkeiten bestimmt, und daß man die einander entsprechenden Elemente der Kurven aus-

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   wählt, die eine genügende Ähnlichkeit oder Unähnlichkeit aufweisen.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verschiebung bezüglich der Tiefe, die zwischen zwei einander entsprechenden Elementen dieser Kurven in einer vorbestimmten Tiefe existieren bestimmt, wobei diese Verschiebung die punktuelle seitliche Neigung der Formation in dieser Tiefe darstellt, wobei diese Neigung in einer Ebene parallel zur Achse des Bohrlochs durch die Meßpunkte in dem Bohrloch entsprechend den beiden Elementen definiert ist.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem vorbestimmten Tiefenintervall des Bohrlochs den Prozentsatz der in bezug auf korrelierte Elemente ausgewählten Elemente bestimmt, wobei dieser Prozentsatz den lokalen Homogen _,itatsgrad der Formationen für dieses Tiefenintervall darstellt.

   9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Mittelwert der punktuellen seitlichen Neigung in dem betrachteten Tiefenintervall des Bohrlochs bestimmt,wobei dieser Wert die mittlere seitliche Neigung in diesem Intervall darstellt.

   10. Verfahren zur Bestimmung des Gefälles von Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 7 und 9 verwendet wird, wobei man die Größe, die für den elektrischen spezifischen Widerstand repräsentativ ist, als Funktion der Tiefe längs mehrerer Mantellinien des Bohrlochs derart mißt daß man mehrere Reihen von Meßsignalen erhält, die diese Größe längs der Mantellinien darstellen, wobei man die seitliche Neigung der Formationen längs wenigstens

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   zwei Mantellinien mißt und wenigstens einen Wert der seitlichen Neigung jeder der beiden Mantellinien in dem betrachteten Tiefenintervall zuordnet.

   11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Tiefenintervall die Ebene parallel zu den mittleren seitlichen Neigungen, die entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 4-9 bestimmt wird, bestimmt und jede einer dieser Mantellinien zuordnet, und daß man diese Ebene als mittlere Gefälleebene für das TiefenIntervall betrachtet.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man Korrelationen zwischen den Reihen von Meßsignalen vornimmt, um ihre Verschiebungen bezüglich der Tiefe zu bestimmen, indem die Suche nach den Verschiebungen auf einen vorbestimmten, sich nach beiden Seiten der mittleren Gefälleebene erstreckenden Grenzwert für die Verschiebung begrenzt wird.

   13. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß mandie Korrelationen zwischen wenigstens zwei Reihen von Meßsignalen in einem betrachteten Tiefenintervall bestimmt, um die Signale zu bestimmen, die einander entsprechen, und daß man die Ebenen bestimmt, die jeweils zwei Signale enthalten, die einander entsprechen, ebenso wie die seitlichen Neigungen, die den beiden Signalen zugeordnet sind.

   14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Neigungen die punktueIlen seitlichen Neigungen sind, die nach Anspruch 5 oder 7 bestimmt werden.

   15. Sonde zur Messung der seitlichen Neigung und/'oder des Homoge nitäsgrades von Formationen, die von einem Bohrloch durchsetzt werden, zur Durchführung des Verfahrens nach einem

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   der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen langgestreckten Sondenkörper aufweist, der in dem Bohrloch auf- und abbewegbar ist, wobei die Längsachse des Körpers im wesentlichen parallel zur Achse des Bohrlochs haltbar ist, wobei wenigstens ein Gleitschuh vorgesehen ist, der mit dem Sondenkörper verbunden undim wesentlichen in Kontakt mit der Bohrlochwandung auf- und abbewegbar ist, während wenigstens zwei Meßelektroden von kleinen Abmessungen auf der Oberfläche des Gleitschuhs in Kontakt mit der Bohrlochwandung befestigt und in der gleichen Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Sondenkörpers angeordnet sind, wobei Mittel zum Messen der Tiefe der Sonde in dem Bohrloch vorgesehen sind.

   16. Sonde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Mittel zum Messen der Tiefe eine Geschwindigkeitseielektrode umfassen, die in einem vorbestimmten Abstand zu einer der Meßelektroden in einer Ebene angeordnet ist, die durch die Meßelektrode und parallel zur Längsachse des Sondenkörpers verläuft.

   17. Sonde nach Anspruch 15 oder 16 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1ο- 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Gleitschuhe, die nicht diametral gegenüberliegend angeordnet sind, an dem Sondenkörper vorgesehen sind, wobei an jedem der Gleitschuhe wenigstens zwei Meßelektroden mit kleinen Abmessungen angeordnet sind, die auf der Oberfläche des Gleitschuhs in Kontaktmit der Bohrlochwandung befestigt und in der gleichen Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Sondenkörpers angeordnet sind, wobei die Meßelektroden des gleichen Gleitschuhs das Erhalten von zwei Reihen von Meßsignalen ermöglichen, um wenigstens einen Wert für die seitliche Neigung der Formationen, die von dem Gleitschuh gesehen werden, zu bestimmen.

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   18. Sonde räch Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen eines Gleitschuhs in bezug auf den Sondenkörper unabhängig von den Bewegungen des oder der anderen Gleitschuhe sind.

   19. Sonde nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschuhe mit dem Sondenkörper über bewegliche Arme derart verbunden sind, daß die Meßelektroden in bezug auf den Sondenkörper verschiebbar sind, indem sie in einer gleichen Ebene senkrecht zur Längsachse des Sondenkörpers bleiben.

   20. Sonde nach einem der Ansprüche 17 -19, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier Gleitschuhe aufweist, die an den Enden von zwei koplanaren senkrechten Durchmessern angeordnet sind.

   21. Sonde nach einem der Ansprüche 17 - 2o, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Meßgenauigkeit der Tiefe der Sonde in der Sonde in einem vorgegebenen Zeitpunkt und daher des Ge Fällewertes die Mittel zum Messen der Tiefe zwei Geschwind!gkeitselektroden aufweisen, von denen jede auf einem der Gleitschuhe in einer Ebene befestigt ist, die durch eine der Meßelektroden des betrachteten Gleitschuhs und parallel zur Längsachse des Sondenkörpers verläuft, wobei der Abstand, der die Meßelektrode von der Geschwindigkeitselektrode eines Gleitschuhs trennt, verschieden von dem Abstand ist, der die Meßelektrode und die Geschwindigkeitselektrode des anderen Gleitsohuhs trennt.

   22. Sonde nach einem der Ansprüche 17 -2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden identisch und kreisförmig sind.

   23. Sonde nach einem der Ansprüche 17 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Meßelektroden eines selben Gleitschuhs etwa 3 cm beträgt.

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   24. Vorrichtung zur Untersuchung von unterirdischen Formationen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sonde nach einem der Ansprüche 15-23 und Mittel zum Bestimmen der seitlichen Neigung aus den von den beiden Meßelektroden abgegebenen Signalen aufweist.

   25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen der seitlichen Neigung anen Speicher aufweisen, der jeder der beiden Elektroden zugeordnet ist, sowie einen Korrelationskreis zur Vornahme der Korrelation zwischen den Signalen von den Elektroden, die in dem Speicher gespeichert sind, und mit Mitteln zum Ausgeben der Resultate der von dem Korrelationskreis bestimmten Korrelation.

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